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JP7699298B2 - Cylindrical battery, battery pack including the same, and automobile - Google Patents
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Description

本発明は、円筒形バッテリー及びそこに適用される集電板、そのような円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車に関する。 The present invention relates to a cylindrical battery and a current collector plate applied thereto, as well as a battery pack and an automobile including such a cylindrical battery.

より具体的には、本発明の一実施形態は、バッテリーの使用過程で外部衝撃や振動が加えられても、部品間の溶接部位に力が集中しない構造を有する円筒形バッテリー及びそこに適用される集電板、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。 More specifically, one embodiment of the present invention relates to a cylindrical battery having a structure that prevents stress from concentrating at the welded portions between parts even if external shock or vibration is applied during the use of the battery, a current collector plate applied thereto, and a battery pack and automobile including the same.

また、本発明の一実施形態は、電気化学的特性が向上した電気化学素子用正極及び該正極を含む電極組立体に関する。 In addition, one embodiment of the present invention relates to a positive electrode for an electrochemical device having improved electrochemical properties and an electrode assembly including the positive electrode.

本出願は、２０２１年１０月２２日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１４２１８８に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。 This application claims priority to Korean Patent Application No. 10-2021-0142188, filed on October 22, 2021, the entire contents of which are incorporated herein by reference in their entirety in the specification and drawings.

製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに一般的に適用されている。 Secondary batteries, which have high applicability to each product group and electrical properties such as high energy density, are commonly used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs: electric vehicles) and hybrid electric vehicles (HEVs: hybrid electric vehicles) that are powered by electrical sources.

このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。 Such secondary batteries not only have the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels, but are also environmentally friendly as they do not produce any by-products from energy use, and are garnering attention as a new energy source for improving energy efficiency.

現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーを直列に接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーを並列に接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、バッテリーパックに含まれるバッテリーの個数及び電気的接続形態は要求される出力電圧及び／又は充放電容量によって多様に設定され得る。 Currently, secondary batteries such as lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel zinc batteries are widely used. The operating voltage of such a unit secondary battery cell is about 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack is constructed by connecting multiple batteries in series. In addition, a battery pack may be constructed by connecting multiple batteries in parallel according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of batteries included in the battery pack and the electrical connection form can be variously set according to the required output voltage and/or charge/discharge capacity.

一方、二次電池セルの種類としては、円筒形、角形及びパウチ型バッテリーが知られている。円筒形バッテリーの場合、正極と負極との間に絶縁体である分離膜を介在し、これを巻き取ってゼリーロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）型の電極組立体を形成し、これを電解質とともにバッテリーハウジングの内部に挿入して電池を構成する。また、正極及び負極のそれぞれの無地部にはストリップ状の電極タブが連結され、電極タブは電極組立体と外側に露出する電極端子との間を電気的に接続させる。参考までに、正極端子はバッテリーハウジングの開放口を密封する密封体のキャッププレートであり、負極端子はバッテリーハウジングである。 Meanwhile, known types of secondary battery cells include cylindrical, prismatic and pouch-type batteries. In the case of cylindrical batteries, a separator, which is an insulator, is interposed between the positive and negative electrodes, which is then rolled up to form a jelly-roll type electrode assembly, which is then inserted into the battery housing together with an electrolyte to form a battery. Strip-shaped electrode tabs are connected to the uncoated portions of each of the positive and negative electrodes, and the electrode tabs electrically connect the electrode assembly to the electrode terminals exposed to the outside. For reference, the positive terminal is a cap plate of a sealed body that seals the opening of the battery housing, and the negative terminal is the battery housing.

ところが、このような構造を有する従来の円筒形バッテリーによれば、正極無地部及び／又は負極無地部と結合されるストリップ状の電極タブに電流が集中されるため、抵抗が大きくて発熱が多く、集電効率が良くないという問題がある。 However, in conventional cylindrical batteries with this structure, current is concentrated in the strip-shaped electrode tabs that are connected to the positive electrode uncoated area and/or the negative electrode uncoated area, resulting in problems such as high resistance, high heat generation, and poor current collection efficiency.

１８６５０や２１７００のフォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）を有する小型円筒形バッテリーでは抵抗と発熱があまり問題にはならない。しかし、円筒形バッテリーを電気自動車に適用するためフォームファクタを増加させる場合、急速充電過程で電極タブの周辺で多量の熱が発生しながら円筒形バッテリーが発火する問題が発生し得る。 Resistance and heat generation are not a major issue with small cylindrical batteries with 18650 or 21700 form factors. However, when the form factor of a cylindrical battery is increased to be used in an electric vehicle, a large amount of heat is generated around the electrode tabs during the fast charging process, which can cause the cylindrical battery to catch fire.

このような問題を解決するため、ゼリーロール型の電極組立体の上端及び下端にそれぞれ正極無地部及び負極無地部が位置するように設計し、このような無地部に集電板を溶接して集電効率が改善された構造を有する円筒形バッテリー（いわゆる、タブレス（ｔａｂ－ｌｅｓｓ）円筒形バッテリー）が提示されている。 To solve this problem, a cylindrical battery (a so-called tab-less cylindrical battery) has been proposed, which is designed so that positive and negative uncoated areas are located at the top and bottom of the jelly-roll-type electrode assembly, respectively, and current collectors are welded to these uncoated areas to improve current collection efficiency.

図１～図４を参照して、従来の円筒形バッテリーについてより具体的に説明する。 The conventional cylindrical battery will be described in more detail with reference to Figures 1 to 4.

図１～図３は、タブレス円筒形バッテリーの製造過程を示した図である。図１は電極の構造を示し、図２は電極の巻取工程を示し、図３は無地部の折曲面に集電板が溶接される工程を示している。図４は、タブレス円筒形バッテリーを長手方向（Ｙ軸）に切断した断面図である。 Figures 1 to 3 show the manufacturing process of a tabless cylindrical battery. Figure 1 shows the structure of the electrode, Figure 2 shows the electrode winding process, and Figure 3 shows the process of welding a current collector plate to the folded surface of the uncoated portion. Figure 4 is a cross-sectional view of a tabless cylindrical battery cut in the longitudinal direction (Y axis).

図１～図４を参照すると、正極５００は、正極シート５００Ｓ上に、正極活物質部５２０、及び巻取方向に沿った一側長辺に設けられた正極無地部５３０を含む構造を有する。また、負極４００は、負極シート４００Ｓ上に、負極活物質部４２０、及び巻取方向に沿った一側長辺に設けられた負極無地部４３０を含む構造を有する。電極組立体３００は、正極５００と負極４００とを、図２に示したように二枚の分離膜６００と一緒に順に積層した後、一方向（Ｘ軸方向）に巻き取って製作する。このとき、正極５００の無地部５３０と負極４００の無地部４３０とは互いに反対方向に配置される。 Referring to FIG. 1 to FIG. 4, the positive electrode 500 has a structure including a positive electrode active material part 520 and a positive electrode uncoated part 530 provided on one long side along the winding direction on a positive electrode sheet 500S. Also, the negative electrode 400 has a structure including a negative electrode active material part 420 and a negative electrode uncoated part 430 provided on one long side along the winding direction on a negative electrode sheet 400S. The electrode assembly 300 is manufactured by stacking the positive electrode 500 and the negative electrode 400 together with two separators 600 in order as shown in FIG. 2, and then winding them in one direction (X-axis direction). At this time, the uncoated part 530 of the positive electrode 500 and the uncoated part 430 of the negative electrode 400 are arranged in opposite directions.

巻取工程の後、正極５００の無地部５３０及び負極４００の無地部４３０はコア側に折り曲げられる。その後、無地部５３０、４３０に集電板５０、３０をそれぞれ溶接して結合させる。 After the winding process, the uncoated portion 530 of the positive electrode 500 and the uncoated portion 430 of the negative electrode 400 are folded toward the core. Then, the current collectors 50 and 30 are welded to the uncoated portions 530 and 430, respectively.

正極無地部５３０及び負極無地部４３０には、別途の電極タブが結合されておらず、集電板５０、３０が外部の電極端子と連結され、電流の経路（ｐａｔｈ）が電極組立体３００の巻取軸方向（矢印を参照）に沿って大きい断面積で形成されるため、バッテリーの抵抗を低減できるという長所がある。抵抗は電流が流れる通路の断面積に反比例するためである。 The positive electrode uncoated portion 530 and the negative electrode uncoated portion 430 do not have separate electrode tabs attached, and the current collectors 50 and 30 are connected to external electrode terminals, and the current path is formed with a large cross-sectional area along the winding axis direction of the electrode assembly 300 (see arrow), which has the advantage of reducing the resistance of the battery. This is because resistance is inversely proportional to the cross-sectional area of the path through which the current flows.

しかしながら、円筒形バッテリーのフォームファクタが増加し、急速充電時の充電電流が大きくなると、タブレス円筒形バッテリーにおいても発熱の問題が再び発生する。 However, as the form factor of cylindrical batteries increases and the charging current during fast charging becomes larger, the heat generation problem reoccurs even in table-less cylindrical batteries.

具体的には、従来のタブレス円筒形バッテリー１は、図４に示したように、バッテリーハウジング２０及び密封体Ａを含む。密封体Ａは、キャッププレート４０、シーリングガスケットＧ１、及び連結プレートＣ１を含む。シーリングガスケットＧ１は、キャッププレート４０の周縁を覆い包みながらクリンピング部２２によって固定される。また、電極組立体３００は、上下移動を防止するため、ビーディング部２１によってバッテリーハウジング２０内に固定される。 Specifically, the conventional table-less cylindrical battery 1 includes a battery housing 20 and a sealing body A, as shown in FIG. 4. The sealing body A includes a cap plate 40, a sealing gasket G1, and a connecting plate C1. The sealing gasket G1 is fixed by a crimping portion 22 while covering the periphery of the cap plate 40. In addition, the electrode assembly 300 is fixed in the battery housing 20 by a beading portion 21 to prevent vertical movement.

通常、正極端子は密封体Ａのキャッププレート４０であり、負極端子はバッテリーハウジング２０である。したがって、正極５００の無地部５３０に結合された第２集電板５０は、ストリップ状のリードＬを通じてキャッププレート４０に取り付けられた連結プレートＣ１に電気的に接続される。また、負極４００の無地部４３０に結合された第１集電板３０は、バッテリーハウジング２０の底部に電気的に接続される。絶縁体Ｓは、第２集電板５０を覆って、極性が異なるバッテリーハウジング２０と正極５００の無地部５３０とが接触して短絡を起こすことを防止する。 Typically, the positive terminal is the cap plate 40 of the sealed body A, and the negative terminal is the battery housing 20. Therefore, the second current collector 50 coupled to the uncoated portion 530 of the positive electrode 500 is electrically connected to the connection plate C1 attached to the cap plate 40 through a strip-shaped lead L. Also, the first current collector 30 coupled to the uncoated portion 430 of the negative electrode 400 is electrically connected to the bottom of the battery housing 20. The insulator S covers the second current collector 50 to prevent the battery housing 20 and the uncoated portion 530 of the positive electrode 500, which have different polarities, from coming into contact and causing a short circuit.

第２集電板５０が連結プレートＣ１に連結されるときにはストリップ状のリードＬが使用される。リードＬは、第２集電板５０に別途に取り付けるか又は第２集電板５０と一体的に製作される。しかし、リードＬは薄いストリップ状であるため、断面積が小さくて、急速充電電流が流れると多量の熱が発生する。また、リードＬで発生した過度な熱は電極組立体３００側に伝達されて分離膜６００を収縮させることで、熱暴走の主な原因である内部短絡を起こし得る。 When the second current collector 50 is connected to the connecting plate C1, a strip-shaped lead L is used. The lead L is either attached separately to the second current collector 50 or manufactured integrally with the second current collector 50. However, since the lead L is a thin strip, its cross-sectional area is small and a large amount of heat is generated when a fast charging current flows. In addition, the excessive heat generated in the lead L is transferred to the electrode assembly 300 and causes the separator 600 to shrink, which can cause an internal short circuit, which is the main cause of thermal runaway.

リードＬは、また、バッテリーハウジング２０内で相当な設置空間を占める。したがって、リードＬが含まれた円筒形バッテリー１は空間効率性が低くてエネルギー密度を増加させるのに限界がある。 The leads L also take up a significant amount of installation space within the battery housing 20. Therefore, a cylindrical battery 1 including leads L has low space efficiency and is limited in increasing energy density.

さらに、従来のタブレス円筒形バッテリー１を直列及び／又は並列に連結するためには、密封体Ａのキャッププレート４０及びバッテリーハウジング２０の底面にバスバー部品を連結しなければならず、空間効率性が低下する。電気自動車に搭載されるバッテリーパックは数百個の円筒形バッテリー１を含む。したがって、電気的配線の非効率性は電気自動車の組み立て過程、そしてバッテリーパックのメンテナンス時にも相当な不便をもたらす。したがって、複数の円筒形バッテリーの電気的接続構造を単純化できるように、正極端子と負極端子とが同一方向に適用された構造を有する円筒形バッテリーの開発が要求される。 Furthermore, in order to connect conventional tableless cylindrical batteries 1 in series and/or parallel, busbar parts must be connected to the cap plate 40 of the sealed body A and the bottom surface of the battery housing 20, resulting in reduced space efficiency. A battery pack mounted on an electric vehicle includes hundreds of cylindrical batteries 1. Therefore, inefficiency in electrical wiring causes considerable inconvenience during the assembly process of the electric vehicle and during maintenance of the battery pack. Therefore, there is a demand for the development of a cylindrical battery having a structure in which the positive and negative terminals are applied in the same direction so that the electrical connection structure of multiple cylindrical batteries can be simplified.

一方、従来の円筒形バッテリーは、一般に、電極組立体と外部端子とを連結するタブを電極組立体のホイルに溶接して連結する構造を有しているが、このような構造の円筒形バッテリーは、電流の経路が限定的になり、電極組立体の自体抵抗の過度な上昇を避けられない。 Meanwhile, conventional cylindrical batteries generally have a structure in which tabs connecting the electrode assembly to the external terminals are welded to the foil of the electrode assembly. However, cylindrical batteries with this structure have a limited current path, which inevitably leads to an excessive increase in the electrode assembly's own resistance.

そこで、電極組立体と外部端子とを連結するタブの個数を増やして抵抗を下げる方式が試みられたが、このようにタブの個数を増やすことだけでは、所望のレベルに抵抗を下げ、電流の経路を十分に確保するのに限界がある。 As a result, attempts have been made to reduce resistance by increasing the number of tabs connecting the electrode assembly and the external terminal, but simply increasing the number of tabs in this way has limitations in reducing resistance to the desired level and ensuring a sufficient current path.

したがって、電極組立体の自体抵抗の減少のため、新たな電極組立体の構造の開発及びこのような電極組立体の構造に適した集電板の構造の開発が必要である。特に、このような新たな構造の電極組立体及び集電板は、例えば電気自動車のように高出力／高容量のバッテリーパックを要求するデバイスへの適用においてその必要性がさらに大きい。 Therefore, in order to reduce the self-resistance of the electrode assembly, it is necessary to develop a new electrode assembly structure and a current collector plate structure suitable for such an electrode assembly structure. In particular, there is a greater need for electrode assemblies and current collector plates with such new structures in the application to devices that require high-output/high-capacity battery packs, such as electric vehicles.

また、集電板とバッテリーハウジングとの間の結合力が向上した状態で維持される構造を有する円筒形バッテリー、及び該円筒形バッテリーに適用される集電板の構造の開発も必要である。 There is also a need to develop a cylindrical battery with a structure that maintains an improved bond between the current collector and the battery housing, as well as a current collector structure that can be applied to such a cylindrical battery.

さらに、集電板とバッテリーハウジングとが結合される場合、バッテリーハウジング内のデッドスペースを最小化することで、円筒形バッテリーのエネルギー密度を向上させた円筒形バッテリーが求められている。 Furthermore, there is a demand for a cylindrical battery that improves the energy density of the cylindrical battery by minimizing the dead space within the battery housing when the current collector plate and the battery housing are combined.

一方、バッテリーの適用領域は非常に多様である。中でも、例えば電気自動車のようなデバイスに適用されるバッテリーパックには大容量及び高出力が要求される。また、このような大容量及び高出力を有するバッテリーパックは、例えば円筒形バッテリーを単位電池として含み得る。 Meanwhile, the application areas of batteries are extremely diverse. In particular, battery packs applied to devices such as electric vehicles require large capacity and high output. Furthermore, such battery packs having large capacity and high output may include, for example, cylindrical batteries as unit cells.

大容量及び高出力特性を有する円筒形バッテリーの場合、集電効率を高めるため、ゼリーロールの両面の全体に亘って電極タブが備えられ、ゼリーロールの両面上にそれぞれ集電板が結合され得る。このような構造の適用を通じて電極タブと集電板との接触面積を極大化させ、これによって部品間の連結部位で発生する抵抗を最小化できる。 In the case of a cylindrical battery with large capacity and high power characteristics, electrode tabs may be provided over the entire surface of the jelly roll to increase current collection efficiency, and current collector plates may be attached to both sides of the jelly roll. By applying this structure, the contact area between the electrode tabs and the current collector plates can be maximized, thereby minimizing the resistance that occurs at the connection points between the components.

上述したように、円筒形バッテリーが例えば自動車のようなデバイスに適用される場合、使用過程で外部衝撃及び振動が頻繁に加えられ、これによって部品間の電気的接続のための結合部位が破損されるおそれがある。このような結合部位の破損は製品の不良につながる。 As mentioned above, when cylindrical batteries are applied to devices such as automobiles, they are frequently subjected to external shocks and vibrations during use, which may damage the bonding parts for electrical connections between components. Such damage to the bonding parts may lead to product defects.

また、電気的接続のための結合部位の破損により、電気的接続の完全な遮断には至らなかったとしても、一部の溶接部位の損傷によって部品間の結合面積が減少する場合にも、抵抗の増加による過度な熱や部品の変形による内部短絡などが発生するおそれがある。 Even if the damage to the joints used for electrical connection does not result in a complete interruption of the electrical connection, if damage to some welded areas reduces the bonding area between parts, excessive heat due to increased resistance or internal short circuits due to deformation of the parts may occur.

したがって、使用過程で外部衝撃及び／又は振動が加えられても部品間の結合部位に力が集中しない構造を有する円筒形バッテリーの開発が要求される。 Therefore, there is a need to develop a cylindrical battery with a structure that does not concentrate force at the joints between components even when external shocks and/or vibrations are applied during use.

一方、従来の二次粒子を含む正極活物質を適用して電極を製造すると、粒子割れが発生し、また、充放電時に発生する内部クラックによってガス発生が増加して、電池安定性の問題につながるおそれがある。 On the other hand, when electrodes are manufactured using conventional positive electrode active materials containing secondary particles, particle cracking can occur, and internal cracks that occur during charging and discharging can increase gas generation, which can lead to problems with battery stability.

これを解決するため、一次粒子の大きさが比較的に大きい単粒子又は疑似単粒子形態の正極活物質が開発されているが、前記単粒子又は疑似単粒子形態の正極活物質を高ローディング電極に適用して圧延する場合、電極の孔隙率が目標とするレベルまで達しない状態で電極が割れ、リチウム二次電池の抵抗特性及び充放電効率が良くないという問題がある。 To solve this problem, positive electrode active materials in the form of single particles or pseudo-single particles, in which the primary particles are relatively large, have been developed. However, when the positive electrode active materials in the form of single particles or pseudo-single particles are applied to a high-loading electrode and rolled, the electrode cracks before the porosity of the electrode reaches the target level, resulting in poor resistance characteristics and poor charge/discharge efficiency of the lithium secondary battery.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーの使用過程で外部衝撃及び／又は振動が加えられても、その衝撃及び／又は振動が特定の部位に集中せず分散することで、部品間の結合部位に破損が発生することを防止することを一目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to prevent damage to the joints between parts by dispersing the impact and/or vibration rather than concentrating it on a specific area, even if the battery is subjected to external impact and/or vibration during use.

一方、本発明は、電流遮断部材を追加的に設けなくても、集電板自体で電流遮断機能を果たすことで、短絡などによる過電流の発生時に電流が迅速に遮断されてバッテリー使用上の安全性を確保することを他の目的とする。 On the other hand, another objective of the present invention is to ensure the safety of battery use by quickly cutting off the current when an overcurrent occurs due to a short circuit or the like, by performing the current cutting function using the current collector plate itself without the need for an additional current cutting component.

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に限定されず、他の課題は下記の発明の説明から当業者に明らかに理解できるであろう。 However, the technical problems that the present invention aims to solve are not limited to those mentioned above, and other problems will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention below.

一方、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、低抵抗構造を有する電極組立体に適した構造を有する集電板、及びそれを含む円筒形バッテリーを提供することを一目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a current collector having a structure suitable for an electrode assembly having a low resistance structure, and a cylindrical battery including the same.

また、本発明は、振動及び衝撃が加えられても、電極組立体との溶接部位及び／又はバッテリーハウジングとの溶接部位に破損が発生する可能性を大幅に低減可能な構造を有する集電板、及びそれを含む円筒形バッテリーを提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a current collector having a structure that can significantly reduce the possibility of damage occurring at the welded portion with the electrode assembly and/or the welded portion with the battery housing, even when vibration and impact are applied, and a cylindrical battery including the same.

また、本発明は、円筒形バッテリーの製造において、バッテリーハウジングと集電板との電気的接続のための溶接工程の便宜性を高め、これによって生産性を向上させることができる構造を有する集電板、及びそれを含む円筒形バッテリーを提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a collector plate having a structure that can improve the convenience of the welding process for electrically connecting the battery housing and the collector plate in the manufacture of a cylindrical battery, thereby improving productivity, and a cylindrical battery including the same.

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に限定されず、他の課題は下記の発明の説明から当業者に明らかに理解できるであろう。 However, the technical problems that the present invention aims to solve are not limited to those mentioned above, and other problems will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention below.

一方、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、正極活物質として単粒子又は疑似単粒子を適用することで優れた熱安定性を実現でき、電気伝導性が高くて圧延特性が高い電気化学素子用電極及びそれを含む電気化学素子用電極組立体を提供することを一目的とする。 On the other hand, the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and has an object to provide an electrode for an electrochemical element that can realize excellent thermal stability by applying a single particle or pseudo-single particle as a positive electrode active material, and has high electrical conductivity and excellent rolling characteristics, and an electrode assembly for an electrochemical element including the same.

また、本発明は、負極にシリコン系負極活物質を適用することで、エネルギー密度が改善された電極組立体を提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly with improved energy density by applying a silicon-based negative electrode active material to the negative electrode.

また、本発明は、リチウム析出の心配なく、正極活物質部の区間が増加した電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly in which the area of the positive electrode active material is increased without the risk of lithium precipitation.

最後に、本発明は、体積が増加しても、優れた熱安定性を示すことができる円筒形リチウム二次電池を提供することを一目的とする。 Finally, an object of the present invention is to provide a cylindrical lithium secondary battery that can exhibit excellent thermal stability even when its volume increases.

また、本発明は、正極活物質として単粒子又は疑似単粒子を適用することで優れた熱安定性を実現でき、電気伝導性が高くて圧延特性が高い電極、及びそれを含む電極組立体を提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode that can achieve excellent thermal stability by using single particles or pseudo-single particles as a positive electrode active material, and has high electrical conductivity and excellent rolling characteristics, and an electrode assembly including the same.

また、本発明は、負極にシリコン系負極活物質を適用することで、エネルギー密度が改善された電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly with improved energy density by applying a silicon-based negative electrode active material to the negative electrode.

また、本発明は、リチウム析出の心配なく、正極活物質部の区間が増加した電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly in which the area of the positive electrode active material is increased without the risk of lithium precipitation.

また、本発明は、フォームファクタの増加によってバッテリーの体積が増加しても、優れた熱安定性を示すことができる円筒形バッテリーを提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a cylindrical battery that can exhibit excellent thermal stability even when the volume of the battery increases due to an increase in the form factor.

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に限定されず、他の課題は下記の発明の説明から通常の技術者に明らかに理解できるであろう。 However, the technical problems that the present invention aims to solve are not limited to those mentioned above, and other problems will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description of the invention below.

上述した課題を解決するため、本発明の一態様による円筒形バッテリーは、第１電極タブ及び第２電極タブを備える電極組立体と、前記電極組立体を収容し、前記第１電極タブと電気的に接続されるバッテリーハウジングと、前記電極組立体の一面に配置される支持部、前記支持部から延在して前記第１電極タブと結合される少なくとも一つの第１タブ結合部、及び前記支持部から延在して前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される少なくとも一つの第１ハウジング結合部を含み、前記バッテリーハウジング内に位置する第１集電板と、前記電極組立体の一面の反対側に位置する他面に配置される周縁部、前記周縁部から内側に延在して前記第２電極タブと結合される第２タブ結合部、及び前記第２タブ結合部と離隔して位置する端子結合部を備える第２集電板と、前記バッテリーハウジングの開放部を密閉するように構成されるキャッププレートと、前記端子結合部と結合することで前記第２電極タブと電気的に接続されるバッテリー端子と、を含む。 In order to solve the above-mentioned problems, a cylindrical battery according to one aspect of the present invention includes an electrode assembly having a first electrode tab and a second electrode tab, a battery housing that accommodates the electrode assembly and is electrically connected to the first electrode tab, a support portion disposed on one side of the electrode assembly, at least one first tab coupling portion extending from the support portion and coupled to the first electrode tab, and at least one first housing coupling portion extending from the support portion and coupled to an inner side of the battery housing, and includes a first current collecting plate located within the battery housing, a peripheral portion disposed on the other side opposite to the one side of the electrode assembly, a second tab coupling portion extending inward from the peripheral portion and coupled to the second electrode tab, and a terminal coupling portion positioned apart from the second tab coupling portion, a cap plate configured to seal an opening of the battery housing, and a battery terminal that is electrically connected to the second electrode tab by coupling to the terminal coupling portion.

前記バッテリーハウジングは、前記開放部に隣接した周縁部に形成されて内側に押し込まれたビーディング部を含み得る。 The battery housing may include a beading portion formed on the periphery adjacent to the opening and pressed inward.

前記第１ハウジング結合部は、前記バッテリーハウジングのビーディング部上に結合され得る。 The first housing connection portion may be connected onto a beading portion of the battery housing.

前記第１ハウジング結合部は、前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される第１接触部と、前記支持部と前記第１接触部との間を連結する第１連結部と、を含み得る。 The first housing coupling portion may include a first contact portion coupled to an inner surface of the battery housing, and a first coupling portion connecting the support portion and the first contact portion.

前記第１接触部は、少なくとも一部が前記バッテリーハウジングの内周面に沿って延在した形態を有し得る。 The first contact portion may have a configuration in which at least a portion of the first contact portion extends along the inner peripheral surface of the battery housing.

前記第１連結部は、延在方向が転換される第１折曲部を少なくとも一つ備え得る。 The first connecting portion may have at least one first bent portion where the extension direction is changed.

前記第１集電板は、前記第１タブ結合部の端部から延在して前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される第２ハウジング結合部をさらに含み得る。 The first current collector may further include a second housing coupling portion extending from an end of the first tab coupling portion and coupled to an inner surface of the battery housing.

前記第２ハウジング結合部は、前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される第２接触部と、前記支持部と前記第２接触部との間を連結する第２連結部と、を含み得る。 The second housing coupling portion may include a second contact portion coupled to an inner surface of the battery housing, and a second connecting portion connecting the support portion and the second contact portion.

前記第２接触部は、少なくとも一部が前記バッテリーハウジングの内周面に沿って延在した形態を有し得る。 The second contact portion may have a configuration in which at least a portion of the second contact portion extends along the inner peripheral surface of the battery housing.

前記第２連結部は、延在方向が転換される第２折曲部を少なくとも一つ備え得る。 The second connecting portion may have at least one second bent portion where the extension direction is changed.

前記周縁部は、中心部が空いているリム形状であり得る。 The peripheral portion may be rim-shaped with a hollow center.

前記第２タブ結合部と前記端子結合部とは、前記周縁部によって電気的に接続され得る。 The second tab connection portion and the terminal connection portion may be electrically connected by the peripheral portion.

前記端子結合部は、前記周縁部の内側空間の中心部に位置し得る。 The terminal connection portion may be located at the center of the inner space of the peripheral portion.

前記第２集電板は、前記周縁部から内側に延在して前記端子結合部と連結される繋ぎ部をさらに含み得る。 The second current collecting plate may further include a connecting portion extending inward from the peripheral portion and connected to the terminal coupling portion.

前記繋ぎ部は、少なくともその一部が、前記第２タブ結合部と比べてその幅がより狭く形成され得る。 At least a portion of the connecting portion may be formed to be narrower in width than the second tab connection portion.

前記繋ぎ部は、前記周縁部の内側面から前記端子結合部に向かう方向に沿ってその幅が徐々に狭くなるテーパー部を備え得る。 The connecting portion may have a tapered portion whose width gradually narrows in a direction from the inner surface of the peripheral portion toward the terminal connecting portion.

前記第２タブ結合部は、複数個備えられ得る。 The second tab connection portion may be provided in multiple pieces.

複数の前記第２タブ結合部は、前記周縁部の延在方向に沿って互いに同じ間隔で配置され得る。 The second tab connection portions may be spaced apart from one another at equal intervals along the extension direction of the peripheral portion.

複数の前記第２タブ結合部のそれぞれの延在長さは、同一に形成され得る。 The extension length of each of the multiple second tab joints may be formed to be the same.

前記端子結合部は、複数の前記第２タブ結合部によって囲まれるように配置され得る。 The terminal connection portion may be arranged so as to be surrounded by a plurality of the second tab connection portions.

前記繋ぎ部は、隣接した一対の第２タブ結合部の間に位置し、前記繋ぎ部から前記周縁部の延在方向に沿って一対の第２タブ結合部の一方までの距離は、前記繋ぎ部から前記周縁部の延在方向に沿って一対の第２タブ結合部の他方までの距離と同一であり得る。 The connecting portion is located between a pair of adjacent second tab connecting portions, and the distance from the connecting portion to one of the pair of second tab connecting portions along the extension direction of the peripheral portion may be the same as the distance from the connecting portion to the other of the pair of second tab connecting portions along the extension direction of the peripheral portion.

前記繋ぎ部は、複数個備えられ得る。 There may be multiple connecting parts.

複数の繋ぎ部のそれぞれは、隣接した一対の第２タブ結合部の間に配置され得る。 Each of the multiple connecting portions may be disposed between an adjacent pair of second tab connecting portions.

複数の前記繋ぎ部は、前記周縁部の延在方向に沿って互いに同じ間隔で配置され得る。 The multiple connecting portions may be arranged at equal intervals from one another along the extension direction of the peripheral portion.

前記繋ぎ部は、前記繋ぎ部の幅を狭めて形成された切欠部を備え得る。 The connecting portion may have a notch formed by narrowing the width of the connecting portion.

前記繋ぎ部は、前記繋ぎ部の幅を狭めて形成された切欠部を備え、前記切欠部は、前記端子結合部よりも前記テーパー部にさらに近く位置し得る。 The connecting portion has a notch formed by narrowing the width of the connecting portion, and the notch can be located closer to the tapered portion than the terminal connecting portion.

前記端子結合部は、前記電極組立体の巻取中心部に形成された孔と対応する位置に配置され得る。 The terminal connection portion may be positioned at a position corresponding to a hole formed in the winding center of the electrode assembly.

前記第２電極タブは、前記バッテリーハウジングの前記開放部の反対側に位置する閉鎖部に向かって延在し得る。 The second electrode tab may extend toward a closed portion of the battery housing opposite the open portion.

前記第２タブ結合部は、前記第２電極タブの端部が前記第２集電板と平行な方向に沿って折り曲げられて形成された結合面上に結合され得る。 The second tab coupling portion may be coupled to a coupling surface formed by bending an end of the second electrode tab along a direction parallel to the second current collector plate.

前記キャッププレートは、前記電極組立体と連結されず、極性を持たないように構成され得る。 The cap plate may be configured to be unconnected to the electrode assembly and to have no polarity.

前記バッテリー端子は、前記バッテリーハウジングの前記開放部の反対側に位置する閉鎖部を貫通し得る。 The battery terminal may pass through a closed portion located opposite the open portion of the battery housing.

前記円筒形バッテリーは、前記閉鎖部と前記第２集電板との間に介在される絶縁体をさらに含み得る。 The cylindrical battery may further include an insulator interposed between the closing portion and the second current collector.

前記バッテリー端子は、前記絶縁体を通過して前記第２集電板の前記端子結合部と結合され得る。 The battery terminal can pass through the insulator and be coupled to the terminal coupling portion of the second current collector.

前記第２電極の活物質層は、単粒子、疑似単粒子、又はこれらの組み合わせを含む正極活物質を含み、前記正極活物質の体積累積分布で現れる最小粒子サイズＤｍｉｎが１．０μｍ以上であり、前記正極活物質の体積累積分布において体積累積量が５０％であるときの粒子サイズＤ５０が５．０μｍ以下であり、前記正極活物質の体積累積分布で現れる最大粒子サイズＤｍａｘが１２μｍ～１７μｍであり得る。 The second electrode active material layer may include a positive electrode active material including a single particle, a pseudo-single particle, or a combination thereof, and the positive electrode active material may have a minimum particle size D min appearing in a volume cumulative distribution of 1.0 μm or more, a particle size D 50 at which a volume cumulative amount is 50% in the volume cumulative distribution of the positive electrode active material may be 5.0 μm or less, and a maximum particle size D max appearing in the volume cumulative distribution of the positive electrode active material may be 12 μm to 17 μm.

前記正極活物質は、体積累積粒度分布グラフにおいて単一ピークが現れるユニモーダル（ｕｎｉｍｏｄａｌ）粒度分布を有し、下記の数式１で表される粒度分布（ＰＳＤ：Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が３以下であり得る。 The positive electrode active material may have a unimodal particle size distribution in which a single peak appears in a volume cumulative particle size distribution graph, and the particle size distribution (PSD) represented by the following Equation 1 may be 3 or less.

［数式１］
粒度分布（ＰＳＤ）＝（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／Ｄ５０
前記単粒子、疑似単粒子、又はこれらの組み合わせは、前記第２電極の活物質層に含まれた正極活物質の全体重量を基準にして９５ｗｔ％～１００ｗｔ％の量で含まれ得る。 [Formula 1]
Particle size distribution (PSD) = (D max - D min )/D 50
The single particles, quasi-single particles, or a combination thereof may be included in an amount of 95 wt % to 100 wt % based on the total weight of the positive electrode active material included in the active material layer of the second electrode.

前記正極活物質は、遷移金属の全体モル数を基準にしてＮｉを８０モル％以上で含むリチウムニッケル系酸化物を含み得る。 The positive electrode active material may include a lithium nickel-based oxide containing 80 mol% or more of Ni based on the total number of moles of transition metals.

前記第２電極の活物質層は、空隙率が１５％～２３％であり、前記第２電極の活物質層は、０．０５ｗｔ％～５ｗｔ％の重量比率で鱗片状黒鉛を含み得る。 The active material layer of the second electrode may have a porosity of 15% to 23%, and may contain flake graphite at a weight ratio of 0.05 wt% to 5 wt%.

前記第２電極の活物質層は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をさらに含み得る。 The active material layer of the second electrode may further include carbon nanotubes (CNTs).

前記第１電極の活物質層は、シリコン系負極活物質及び炭素系負極活物質を含み、前記シリコン系負極活物質と炭素系負極活物質とは、１：９９～２０：８０の重量比で含まれ得る。 The active material layer of the first electrode includes a silicon-based negative electrode active material and a carbon-based negative electrode active material, and the silicon-based negative electrode active material and the carbon-based negative electrode active material may be included in a weight ratio of 1:99 to 20:80.

本発明の他の一態様によるバッテリーパックは、上述した本発明の一態様による円筒形バッテリーを含む。 A battery pack according to another aspect of the present invention includes a cylindrical battery according to the aspect of the present invention described above.

本発明のさらに他の一態様による自動車は、上述した本発明の一態様によるバッテリーパックを含む。 A vehicle according to yet another aspect of the present invention includes a battery pack according to the above-described aspect of the present invention.

本発明の一態様によれば、バッテリーの使用過程で外部衝撃及び／又は振動が加えられても、その衝撃及び／又は振動が特定の部位に集中せず分散することで、部品間の結合部位に破損が発生することを防止することができる。 According to one aspect of the present invention, even if an external impact and/or vibration is applied during the use of the battery, the impact and/or vibration is dispersed rather than concentrated at a specific location, thereby preventing damage to the joints between the components.

また、本発明の一態様によれば、電流遮断部材を追加的に設けなくても、集電板自体で電流遮断機能を果たすことで、短絡などによる過電流の発生時に電流が迅速に遮断されてバッテリー使用上の安全性を確保することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, the current collector plate itself performs the current interruption function without the need for an additional current interruption member, so that when an overcurrent occurs due to a short circuit or the like, the current is quickly interrupted, ensuring the safety of the battery during use.

本発明の一態様によれば、電極組立体とバッテリーハウジングとの電気的接続において抵抗を大幅に下げることができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to significantly reduce the resistance in the electrical connection between the electrode assembly and the battery housing.

また、本発明の一態様によれば、バッテリーの使用過程で振動及び衝撃が加えられても、集電板と電極組立体との溶接部位及び／又は集電板とバッテリーハウジングとの溶接部位に破損が発生する可能性を大幅に下げることができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, even if vibrations and impacts are applied during the use of the battery, the possibility of damage occurring at the welded portion between the current collector plate and the electrode assembly and/or the welded portion between the current collector plate and the battery housing can be significantly reduced.

また、本発明の一態様によれば、円筒形バッテリーの製造において、バッテリーハウジングと集電板との電気的接続のための溶接工程の便宜性を高め、これによって生産性を向上させることができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, the convenience of the welding process for electrically connecting the battery housing and the current collector plate in the manufacture of cylindrical batteries can be improved, thereby improving productivity.

また、本発明の一態様によれば、Ｄｍｉｎが１．０μｍ以上である正極活物質粉末を正極に含ませることで、電池の熱安定性をさらに改善することができる。本発明者らの研究によれば、正極活物質として単粒子及び／又は疑似単粒子を適用しても、正極活物質粉末の粒度に応じて圧延後の粒子破れの抑制及び熱安定性の改善効果が異なることが確認された。特に、正極活物質粉末内に粒径１．０μｍ未満の粒子が含まれる場合、圧延工程で線圧が増加することで、粒子割れが増加して熱安定性が低下し、大型円筒形電池への適用時に熱安定性を十分に確保することができなかった。したがって、本発明では、最小粒子サイズＤｍｉｎが１．０μｍ以上に制御された正極活物質粉末を使用することで、熱安定性の改善効果を極大化できるようにした。 In addition, according to one aspect of the present invention, the thermal stability of the battery can be further improved by including a positive electrode active material powder having a D min of 1.0 μm or more in the positive electrode. According to the research of the present inventors, it was confirmed that even if single particles and/or pseudo single particles are used as the positive electrode active material, the effect of suppressing particle breakage after rolling and improving thermal stability differs depending on the particle size of the positive electrode active material powder. In particular, when particles having a particle size of less than 1.0 μm are included in the positive electrode active material powder, the linear pressure increases in the rolling process, which increases particle cracking and reduces thermal stability, making it impossible to sufficiently ensure thermal stability when applied to a large cylindrical battery. Therefore, in the present invention, the effect of improving thermal stability can be maximized by using a positive electrode active material powder in which the minimum particle size D min is controlled to 1.0 μm or more.

また、本発明の一態様によれば、Ｄ５０、Ｄｍａｘ、及び粒度分布（ＰＳＤ）が適切に調節された正極活物質粉末を正極に含ませることで、単粒子の適用による抵抗増加を最小化できるため、優れた容量特性及び出力特性を実現することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, by incorporating a positive electrode active material powder having appropriately adjusted D50 , Dmax , and particle size distribution (PSD) into a positive electrode, it is possible to minimize the increase in resistance due to the application of single particles, thereby achieving excellent capacity characteristics and output characteristics.

また、本発明の一態様によれば、正極が導電性コーティング層で被覆された単粒子系正極活物質を含むか、又は、新規ＣＮＴを導電材として含むことで、電極の導電性を改善することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, the conductivity of the electrode can be improved by the positive electrode containing a single-particle positive electrode active material coated with a conductive coating layer or by containing the new CNT as a conductive material.

また、本発明の一態様によれば、正極活物質層に鱗片状黒鉛が含まれるため、正極活物質層を圧延する場合、前記鱗片状黒鉛が前記正極活物質に滑り効果を提供して電極の圧延特性が向上し、電極孔隙率を目標とするレベルまで下げることができる。これにより、円筒形バッテリーの安定性、初期抵抗特性、及び充放電効率が改善される。 In addition, according to one aspect of the present invention, the positive electrode active material layer contains flake graphite, and when the positive electrode active material layer is rolled, the flake graphite provides a sliding effect to the positive electrode active material, improving the rolling characteristics of the electrode and reducing the electrode porosity to a target level. This improves the stability, initial resistance characteristics, and charge/discharge efficiency of the cylindrical battery.

また、本発明の一態様によれば、負極に容量の大きいシリコン系負極活物質が含まれることで、より高いエネルギー密度を実現することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, the negative electrode contains a silicon-based negative electrode active material with a large capacity, which allows for a higher energy density to be achieved.

また、本発明の一態様によれば、正極活物質のローディング量が少ないローディング減少部が正極に含まれるため、リチウム析出の心配なく、正極活物質部の区間を増加させることができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, the positive electrode includes a loading reduction section in which the loading amount of the positive electrode active material is small, so that the section of the positive electrode active material section can be increased without worrying about lithium precipitation.

また、本発明の一態様によれば、ストリップ状の電極タブを備えた従来のバッテリーと比べて、バッテリーの内部発熱を効果的に減少させることができるため、バッテリーの熱安定性を改善することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, the internal heat generation of the battery can be effectively reduced compared to conventional batteries with strip-shaped electrode tabs, thereby improving the thermal stability of the battery.

本発明の効果は上述した効果に限定されず、言及されていない他の効果は後述する発明の説明から当業者により明らかに理解されるだろう。 The effects of the present invention are not limited to those described above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention below.

本明細書に添付される次の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割のためのものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されるものではない。 The following drawings attached to this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention and, together with the detailed description of the invention, serve to provide a better understanding of the technical concepts of the present invention. Therefore, the present invention should not be interpreted as being limited to only the matters depicted in the drawings.

従来のタブレス円筒形バッテリーセルに使用される電極の構造を示した平面図である。FIG. 1 is a plan view showing the structure of an electrode used in a conventional tabless cylindrical battery cell. 従来のタブレス円筒形バッテリーセルに含まれる電極組立体の巻取工程を示した図である。1A to 1C are diagrams showing a winding process of an electrode assembly included in a conventional tabless cylindrical battery cell. 図２の電極組立体において、無地部の折曲面に集電板が溶接される工程を示した図である。3 is a view showing a process of welding a current collector plate to a bent surface of an uncoated portion in the electrode assembly of FIG. 2 . 従来のタブレス円筒形バッテリーセルを長手方向（Ｙ軸）に切断した断面図である。1 is a cross-sectional view of a conventional tabless cylindrical battery cell cut in the longitudinal direction (Y axis). 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーの内部構造を示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing an internal structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による第１集電板を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a first current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による第１集電板の第１連結部の例示的形態を示した図である。4A and 4B are diagrams illustrating an exemplary shape of a first connection portion of a first current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による第１集電板の第１連結部の例示的形態を示した図である。4A and 4B are diagrams illustrating an exemplary shape of a first connection portion of a first current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による第１集電板の第１連結部の例示的形態を示した図である。4A and 4B are diagrams illustrating an exemplary shape of a first connection portion of a first current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 電極組立体の高さに応じた第１連結部の形態を示した図である。11A to 11C are diagrams illustrating the shape of a first connection part according to the height of an electrode assembly. 電極組立体の高さに応じた第１連結部の形態を示した図である。11A to 11C are diagrams illustrating the shape of a first connection part according to the height of an electrode assembly. 本発明の他の実施例による第１集電板を示した図である。FIG. 4 is a view showing a first current collecting plate according to another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施例による第１集電板を示した図である。FIG. 13 is a view showing a first current collecting plate according to still another embodiment of the present invention. 図１３に示された第１集電板の第２連結部の例示的形態を示した図である。14 is a diagram showing an exemplary form of a second connection portion of the first current collector plate shown in FIG. 13 . 上述した実施例とは異なる形態を有する本発明の実施形態による第１集電板を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a first current collecting plate according to an embodiment of the present invention having a different configuration from the above-described embodiment. 上述した実施例とは異なる形態を有する本発明の実施形態による第１集電板を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a first current collecting plate according to an embodiment of the present invention having a different configuration from the above-described embodiment. 本発明の一実施形態による円筒形バッテリー、及び複数の円筒形バッテリーの電気的接続のためのバスバーを示した斜視図である。1 is a perspective view showing a cylindrical battery and a bus bar for electrically connecting a plurality of cylindrical batteries according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーの上部構造を示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing an upper structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーを示した部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view showing a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態による電極組立体と第２集電板とが結合された様子を示した図である。4 is a view illustrating an electrode assembly and a second current collecting plate coupled together according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施例による第２集電板の形態を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a shape of a second current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による第２集電板の形態を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a shape of a second current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による第２集電板の形態を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a shape of a second current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による第２集電板の形態を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a shape of a second current collecting plate according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例による第２集電板の形態を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a shape of a second current collecting plate according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例による第２集電板の形態を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a shape of a second current collecting plate according to another embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーの下部構造を示した部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view showing a lower structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーの下面を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the bottom surface of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示した概略図である。1 is a schematic diagram showing a battery pack according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態による自動車を示した図である。1 illustrates a vehicle according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態による新規ＣＮＴの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a novel CNT according to one embodiment of the present invention. 一般に使用されている従来のカーボンナノチューブ（従来ＣＮＴ）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a commonly used conventional carbon nanotube (conventional CNT). 従来ＣＮＴの物性と新規ＣＮＴの物性とを比較した表である。1 is a table comparing the physical properties of conventional CNTs with the physical properties of new CNTs. 正極活物質として単粒子系活物質粒子が適用された場合、導電材の比率に応じた面抵抗を示したグラフである。1 is a graph showing sheet resistance depending on the ratio of a conductive material when single-particle active material particles are used as a positive electrode active material. 正極活物質として単粒子系活物質粒子が適用された場合、導電材の比率に応じた高温寿命特性を示したグラフである。1 is a graph showing high-temperature life characteristics according to the ratio of a conductive material when single-particle active material particles are used as a positive electrode active material. 正極活物質として単粒子系活物質粒子が適用された場合、導電材の比率に応じた高温寿命特性を示したグラフである。1 is a graph showing high-temperature life characteristics according to the ratio of a conductive material when single-particle active material particles are used as a positive electrode active material. 正極活物質として単粒子系活物質粒子が適用された場合、導電材の比率に応じた高温寿命特性を示したグラフである。1 is a graph showing high-temperature life characteristics according to the ratio of a conductive material when single-particle active material particles are used as a positive electrode active material. ＢＥＴ比表面積が３００ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇであるカーボンナノチューブ（新規ＣＮＴ）を適用した場合及びＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ未満であるカーボンナノチューブ（従来ＣＮＴ）を適用した場合において、正極スラリーの固形分含量、粘度、ＭＰコーティング層における抵抗値、及びＭＰ界面層における抵抗値を比較した表である。This table compares the solid content, viscosity, resistance value in the MP coating layer, and resistance value in the MP interface layer of the positive electrode slurry when carbon nanotubes (new CNT) having a BET specific surface area of 300 m 2 / g to 500 m 2 /g are used, and when carbon nanotubes (conventional CNT) having a BET specific surface area of 200 m 2 /g or more and less than 300 m 2 /g are used. 本発明の実施例２－１で使用された正極活物質のＳＥＭ写真である。2 is a SEM photograph of a positive electrode active material used in Example 2-1 of the present invention. 本発明の実施例２－２で使用された正極活物質のＳＥＭ写真である。2 is a SEM photograph of a positive electrode active material used in Example 2-2 of the present invention. 本発明の比較例２－２で使用された正極活物質のＳＥＭ写真である。1 is a SEM photograph of a positive electrode active material used in Comparative Example 2-2 of the present invention. 本発明の実施例１によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフである。1 is a graph showing the results of a hot box test for a 4680 cell manufactured according to Example 1 of the present invention. 本発明の比較例１によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフである。1 is a graph showing the results of a hot box test for a 4680 cell manufactured according to Comparative Example 1 of the present invention. 本発明の実施例２－１のサンプル１及び比較例２－１によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフである。1 is a graph showing the results of a hot box test for 4680 cells manufactured according to Sample 1 of Example 2-1 of the present invention and Comparative Example 2-1. 本発明の実施例２－１のサンプル２、３、実施例２－２のサンプル１、２及び比較例２－２によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフである。1 is a graph showing the results of a hot box test for 4680 cells manufactured according to Samples 2 and 3 of Example 2-1 of the present invention, Samples 1 and 2 of Example 2-2, and Comparative Example 2-2. 本発明の実施例２－１で製造された正極の断面ＳＥＭ写真である。2 is a cross-sectional SEM photograph of a positive electrode produced in Example 2-1 of the present invention. 比較例２－１で製造された正極の断面ＳＥＭ写真である。1 is a cross-sectional SEM photograph of a positive electrode produced in Comparative Example 2-1. 本発明の実施例３－３、比較例３－１及び比較例３－２による正極を含むコイン型ハーフセルを４．２Ｖまで充電しながら、ＳＯＣに応じた抵抗特性を測定した結果を示したグラフである。13 is a graph showing the results of measuring the resistance characteristics according to the SOC while charging coin-type half cells including the positive electrodes according to Example 3-3 of the present invention, Comparative Example 3-1, and Comparative Example 3-2 up to 4.2 V. 本発明の実施例３－１、実施例３－３及び比較例３－１による４６８０セルに対する充放電サイクル実験を通じて得た、容量維持率及び抵抗増加率の測定結果を示したグラフである。1 is a graph showing the measurement results of capacity retention and resistance increase rate obtained through charge-discharge cycle experiments on 4680 cells according to Example 3-1, Example 3-3, and Comparative Example 3-1 of the present invention. 本発明の一実施形態による電極組立体を示した図である。1 illustrates an electrode assembly according to an embodiment of the present invention. 図４３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。This is a cross-sectional view taken along line A-A' in Figure 43. 本発明の一実施形態によって負極を製造する工程を示した図である。1A to 1C are diagrams illustrating a process for manufacturing a negative electrode according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によって負極を製造する工程を示した図である。1A to 1C are diagrams illustrating a process for manufacturing a negative electrode according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による負極を示した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a negative electrode according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によって正極を製造する工程を示した図である。1A to 1C are diagrams illustrating a process for producing a positive electrode according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によって正極を製造する工程を示した図である。1A to 1C are diagrams illustrating a process for producing a positive electrode according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による正極を示した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a positive electrode according to one embodiment of the present invention. 本発明の比較形態による電極組立体を示した図である。13 is a diagram showing an electrode assembly according to a comparative example of the present invention; 図５１のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。This is a cross-sectional view taken along line B-B' in Figure 51. 本発明の比較形態によって負極を製造する工程を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a process for producing a negative electrode according to a comparative embodiment of the present invention. 本発明の比較形態によって正極を製造する工程を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a process for producing a positive electrode according to a comparative embodiment of the present invention. シリコン系負極活物質と炭素系負極活物質との混合物を負極活物質として使用したバッテリーにおいて、シリコン系負極活物質の含量とシリコン系負極活物質のドーピング有無に応じたエネルギー密度の変化を示したグラフである。1 is a graph showing changes in energy density depending on the content of a silicon-based negative electrode active material and whether or not the silicon-based negative electrode active material is doped in a battery using a mixture of a silicon-based negative electrode active material and a carbon-based negative electrode active material as a negative electrode active material.

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用された用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されるものである。したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms and words used in this specification and claims are not to be interpreted as being limited to their ordinary and dictionary meanings, but are to be interpreted as being in accordance with the meaning and concept of the technical idea of the present invention, in accordance with the principle that the inventor himself can appropriately define the concept of the term in order to best describe the invention. Therefore, it should be understood that the embodiment described in this specification and the configuration shown in the drawings are merely the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore there may be various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of this application.

また、発明の理解の補助のため、添付された図面は実際の縮尺通りに図示されず、一部構成要素の寸法を誇張して図示することがある。また、異なる実施形態における同じ構成要素に対しては同じ参照番号が付され得る。 In addition, to aid in understanding the invention, the accompanying drawings may not be drawn to scale, and the dimensions of some components may be exaggerated. Also, the same reference numbers may be used for the same components in different embodiments.

図示された各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜上任意に示されたものであり、本発明が必ずしも図示によって限定されることはない。図面において、多くの層及び領域を明確に示すため、厚さを拡大して示している。また、図面において、説明の便宜上、一部の層及び領域の厚さを誇張して示している。 The size and thickness of each component shown in the drawings are shown arbitrarily for the convenience of explanation, and the present invention is not necessarily limited by the drawings. In the drawings, the thicknesses are shown enlarged to clearly show many layers and regions. Also, in the drawings, the thicknesses of some layers and regions are shown exaggerated for the convenience of explanation.

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」又は「上側に」あるとするとき、これは他の部分の「真上に」ある場合だけでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとするときは、中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分の「上に」又は「上側に」あるとは、基準になる部分の上方又は下方に位置することを意味し、必ずしも重力との反対向きの「上に」又は「上側に」位置することを意味するものではない。 Furthermore, when a part such as a layer, film, region, or plate is said to be "on" or "above" another part, this includes not only the case where it is "directly above" the other part, but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part is said to be "directly above" another part, it means that there is no other part in between. Furthermore, being "on" or "above" a reference part means being located above or below the reference part, and does not necessarily mean being located "on" or "above" the opposite direction to gravity.

また、明細書の全体において、ある部分が他の構成要素を「含む」とは、特に言及しない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。 In addition, throughout the specification, when a part "comprises" other components, unless otherwise specified, it does not mean to exclude the other components, but that it may further include the other components.

また、明細書の全体において、「平面図」とするとき、これは対象部分を上方から眺めた場合を意味し、「断面図」とするとき、これは対象部分を垂直に切った断面を側方から眺めた場合を意味する。 In addition, throughout the specification, a "plan view" means a view of the subject part from above, and a "cross-sectional view" means a view of a vertical cross-section of the subject part from the side.

まず、図５を参照すると、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１は、電極組立体３００、バッテリーハウジング２０、第１集電板３０、キャッププレート４０、及びバッテリー端子６０を含む。前記円筒形バッテリー１は、その他にもシーリングガスケットＧ１及び／又は絶縁ガスケットＧ２及び／又は第２集電板５０及び／又は絶縁体Ｓをさらに含み得る。 First, referring to FIG. 5, a cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly 300, a battery housing 20, a first current collector 30, a cap plate 40, and a battery terminal 60. The cylindrical battery 1 may further include a sealing gasket G1 and/or an insulating gasket G2 and/or a second current collector 50 and/or an insulator S.

前記電極組立体３００は、第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２を備える。前記電極組立体３００は、第１極性を有する第１電極、第２極性を有する第２電極、及び第１電極と第２電極との間に介在される分離膜を含む。前記第１電極は負極又は正極であり、第２電極は第１電極と反対極性を有する電極に該当する。より具体的には、前記電極組立体３００は、第１電極、分離膜、第２電極、分離膜を順に少なくとも１回積層して形成された積層体を巻き取ることで製造され得る。すなわち、本発明の実施形態に適用される電極組立体３００は、ゼリーロール型の電極組立体であり得る。このようなゼリーロール型の電極組立体３００は、その略中心部に形成されて高さ方向（図５に示された円筒形バッテリー１の高さ方向と平行な方向）に沿って延びる巻取中心孔Ｈ１を備え得る。一方、前記電極組立体３００の外周面上にはバッテリーハウジング２０との絶縁のために分離膜がさらに備えられ得る。 The electrode assembly 300 includes a first electrode tab 11 and a second electrode tab 12. The electrode assembly 300 includes a first electrode having a first polarity, a second electrode having a second polarity, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode. The first electrode is a negative electrode or a positive electrode, and the second electrode is an electrode having an opposite polarity to the first electrode. More specifically, the electrode assembly 300 may be manufactured by winding a stack formed by stacking a first electrode, a separator, a second electrode, and a separator in sequence at least once. That is, the electrode assembly 300 applied to the embodiment of the present invention may be a jelly roll type electrode assembly. Such a jelly roll type electrode assembly 300 may have a winding center hole H1 formed at approximately the center thereof and extending along the height direction (a direction parallel to the height direction of the cylindrical battery 1 shown in FIG. 5). Meanwhile, a separator may be further provided on the outer circumferential surface of the electrode assembly 300 for insulation from the battery housing 20.

前記第１電極は、第１電極集電体、及び第１電極集電体の片面又は両面上に塗布された第１電極活物質層を含む。前記第１電極集電体の幅方向（図５に示された円筒形バッテリー１の高さ方向と平行な方向）の一側端部には、第１電極活物質が塗布されていない無地部が存在する。前記第１電極の無地部は、第１電極が広げられた状態を基準にしたとき、第１電極の長手方向に沿って一側端部から他側端部まで延在した形態を有する。前記第１電極の無地部は、上述したような第１電極タブ１１として機能する。前記第１電極タブ１１は、バッテリーハウジング２０内に収容された電極組立体３００の高さ方向（図５に示された円筒形バッテリー１の高さ方向と平行な方向）の上部に備えられる。前記第１電極タブ１１は、例えば負極タブであり得る。 The first electrode includes a first electrode collector and a first electrode active material layer applied on one or both sides of the first electrode collector. At one end of the first electrode collector in the width direction (parallel to the height direction of the cylindrical battery 1 shown in FIG. 5), there is an uncoated portion where the first electrode active material is not applied. The uncoated portion of the first electrode has a shape that extends from one end to the other end along the longitudinal direction of the first electrode when the first electrode is in an unfolded state. The uncoated portion of the first electrode functions as the first electrode tab 11 as described above. The first electrode tab 11 is provided at the upper part of the height direction (parallel to the height direction of the cylindrical battery 1 shown in FIG. 5) of the electrode assembly 300 housed in the battery housing 20. The first electrode tab 11 may be, for example, a negative electrode tab.

前記第２電極は、第２電極集電体、及び第２電極集電体の片面又は両面上に塗布された第２電極活物質層を含む。前記第２電極集電体の幅方向（図５に示された円筒形バッテリー１の高さ方向と平行な方向）の他側端部には、第２電極活物質が塗布されていない無地部が存在する。前記第２電極の無地部は、第２電極が広げられた状態を基準にしたとき、第２電極の長手方向に沿って一側端部から他側端部まで延在した形態を有する。前記第２電極の無地部は、上述したような第２電極タブ１２として機能する。前記第２電極タブ１２は、バッテリーハウジング２０内に収容された電極組立体３００の高さ方向の下部に備えられる。前記第２電極タブ１２は、例えば正極タブであり得る。 The second electrode includes a second electrode collector and a second electrode active material layer applied on one or both sides of the second electrode collector. The other end of the second electrode collector in the width direction (parallel to the height direction of the cylindrical battery 1 shown in FIG. 5) has an uncoated portion where the second electrode active material is not applied. The uncoated portion of the second electrode has a shape that extends from one end to the other end along the length of the second electrode when the second electrode is in an unfolded state. The uncoated portion of the second electrode functions as the second electrode tab 12 as described above. The second electrode tab 12 is provided at the lower part in the height direction of the electrode assembly 300 housed in the battery housing 20. The second electrode tab 12 may be, for example, a positive electrode tab.

すなわち、前記第１電極タブ１１と第２電極タブ１２とは、円筒形バッテリー１の高さ方向に沿って互いに反対方向に延在して突出する。 That is, the first electrode tab 11 and the second electrode tab 12 extend and protrude in opposite directions along the height direction of the cylindrical battery 1.

但し、本発明が電極組立体３００のこのような形態によって限定されることはない。 However, the present invention is not limited to this form of the electrode assembly 300.

前記バッテリーハウジング２０は、一側に開放部が形成された略円筒形の収容体であって、導電性を有する金属材料からなる。前記バッテリーハウジング２０の側面、そして、前記開放部の反対側に位置する下面（図５を基準にして下側面）は一体的に形成され得る。すなわち、前記バッテリーハウジング２０は、その高さ方向の上端は開放されており、下端は閉鎖された形態を有し得る。前記バッテリーハウジング２０の下面は略扁平（ｆｌａｔ）な形態を有し得る。前記バッテリーハウジング２０は、その高さ方向の一側に形成された開放部を通して電極組立体３００を収容する。前記バッテリーハウジング２０は、前記開放部を通して電解質も一緒に収容し得る。但し、本発明がバッテリーハウジング２０のこのような形態によって限定されることはない。 The battery housing 20 is a generally cylindrical container having an opening on one side, and is made of a conductive metal material. The side of the battery housing 20 and the bottom side (the bottom side in FIG. 5) located on the opposite side of the opening may be integrally formed. That is, the battery housing 20 may have a shape in which the upper end in the height direction is open and the lower end is closed. The bottom side of the battery housing 20 may have a generally flat shape. The battery housing 20 accommodates the electrode assembly 300 through an opening formed on one side in the height direction. The battery housing 20 may also accommodate an electrolyte through the opening. However, the present invention is not limited to this shape of the battery housing 20.

前記バッテリーハウジング２０は、電極組立体３００と電気的に接続される。前記バッテリーハウジング２０は、電極組立体３００の第１電極タブ１１と連結される。したがって、前記バッテリーハウジング２０は、電気的に第１電極タブ１１と同じ極性を有する。 The battery housing 20 is electrically connected to the electrode assembly 300. The battery housing 20 is connected to the first electrode tab 11 of the electrode assembly 300. Therefore, the battery housing 20 has the same polarity as the first electrode tab 11 electrically.

前記バッテリーハウジング２０は、前記開放部に隣接した周縁部に形成されて内側に押し込まれたビーディング部２１を含み得る。前記バッテリーハウジング２０は上端部に形成されるビーディング部２１を備え得る。前記バッテリーハウジング２０は、ビーディング部２１よりも上部に形成されるクリンピング部２２をさらに備え得る。前記ビーディング部２１は、バッテリーハウジング２０の外周面の周りが所定の深さで押し込まれた形態を有する。前記ビーディング部２１は、電極組立体３００の上部に形成される。前記ビーディング部２１が形成された領域におけるバッテリーハウジング２０の内径は、電極組立体３００の直径よりも小さく形成される。 The battery housing 20 may include a beading portion 21 formed on the periphery adjacent to the opening and pressed inward. The battery housing 20 may have the beading portion 21 formed on the upper end. The battery housing 20 may further have a crimping portion 22 formed above the beading portion 21. The beading portion 21 has a shape in which the periphery of the battery housing 20 is pressed in to a predetermined depth. The beading portion 21 is formed on the upper portion of the electrode assembly 300. The inner diameter of the battery housing 20 in the area where the beading portion 21 is formed is smaller than the diameter of the electrode assembly 300.

前記ビーディング部２１は、キャッププレート４０が載置される支持面を提供する。また、前記ビーディング部２１は、後述する第１集電板３０の周縁のうちの少なくとも一部が載置及び結合される支持面を提供し得る。すなわち、前記ビーディング部２１の上面には、本発明の実施形態による第１集電板３０の周縁のうちの少なくとも一部及び／又は本発明の実施形態によるキャッププレート４０の周縁が載置され得る。図１０及び図１１のように、前記第１集電板３０の周縁のうちの少なくとも一部及び／又はキャッププレート４０の周縁を安定的に支持できるように、前記ビーディング部２１の上面は、少なくとも一部がバッテリーハウジング２０の下面に略平行な方向に沿って、すなわちバッテリーハウジング２０の側壁に略垂直な方向に沿って延びた形態を有し得る。 The beading portion 21 provides a support surface on which the cap plate 40 is placed. The beading portion 21 may also provide a support surface on which at least a portion of the periphery of the first current collecting plate 30 described below is placed and coupled. That is, at least a portion of the periphery of the first current collecting plate 30 according to an embodiment of the present invention and/or the periphery of the cap plate 40 according to an embodiment of the present invention may be placed on the upper surface of the beading portion 21. As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the upper surface of the beading portion 21 may have a shape in which at least a portion of the upper surface of the beading portion 21 extends along a direction approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, i.e., along a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20, so as to stably support at least a portion of the periphery of the first current collecting plate 30 and/or the periphery of the cap plate 40.

前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の上部に形成される。前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の上部に配置されるキャッププレート４０の周縁を覆い包むように延びて折り曲げられた形態を有する。このようなクリンピング部２２の形状により、キャッププレート４０はビーディング部２１上に固定される。勿論、このようなクリンピング部２２が省略され、他の固定構造を通じてキャッププレート４０がバッテリーハウジング２０の開放部を覆いながら固定されるようにしてもよい。 The crimping portion 22 is formed on the upper part of the beading portion 21. The crimping portion 22 is extended and bent to enclose the periphery of the cap plate 40 disposed on the upper part of the beading portion 21. Due to the shape of the crimping portion 22, the cap plate 40 is fixed on the beading portion 21. Of course, the crimping portion 22 may be omitted and the cap plate 40 may be fixed while covering the opening of the battery housing 20 through another fixing structure.

但し、本発明は、バッテリーハウジング２０がこのようなビーディング部２１及び／又はクリンピング部２２を備えない場合を排除しない。本発明の一実施例において、バッテリーハウジング２０がビーディング部２１及び／又はクリンピング部２２を備えない場合、電極組立体３００の固定及び／又はキャッププレート４０の固定及び／又はバッテリーハウジング２０の密封は、例えば電極組立体３００に対するストッパとして機能可能な部品の追加的な適用及び／又はキャッププレート４０を載置可能な構造物の追加的な適用及び／又はバッテリーハウジング２０とキャッププレート４０との溶接などを通じて実現可能である。 However, the present invention does not exclude the case where the battery housing 20 does not have such a beading portion 21 and/or crimping portion 22. In one embodiment of the present invention, when the battery housing 20 does not have the beading portion 21 and/or the crimping portion 22, the fixing of the electrode assembly 300 and/or the fixing of the cap plate 40 and/or the sealing of the battery housing 20 can be achieved, for example, by additionally applying a part that can function as a stopper for the electrode assembly 300 and/or additionally applying a structure on which the cap plate 40 can be placed and/or welding the battery housing 20 and the cap plate 40 together.

前記バッテリーハウジング２０はその閉鎖端、すなわち上面を構成する領域が約０．５ｍｍ～１．０ｍｍの厚さを有し得、より好ましくは約０．６ｍｍ～０．８ｍｍの厚さを有し得る。前記バッテリーハウジング２０は、その外周面を構成する側壁部が約０．３ｍｍ～０．８ｍｍの厚さを有し得、より好ましくは約０．４０ｍｍ～０．６０ｍｍの厚さを有し得る。本発明の一実施例によれば、バッテリーハウジング２０にはメッキ層が形成され得る。この場合、前記メッキ層は、例えばニッケル（Ｎｉ）を含み得る。前記メッキ層の厚さは約１．５μｍ～６．０μｍであり得る。 The closed end, i.e., the region constituting the top surface of the battery housing 20, may have a thickness of about 0.5 mm to 1.0 mm, and more preferably, about 0.6 mm to 0.8 mm. The side wall portion constituting the outer circumferential surface of the battery housing 20 may have a thickness of about 0.3 mm to 0.8 mm, and more preferably, about 0.40 mm to 0.60 mm. According to one embodiment of the present invention, a plating layer may be formed on the battery housing 20. In this case, the plating layer may include, for example, nickel (Ni). The thickness of the plating layer may be about 1.5 μm to 6.0 μm.

前記バッテリーハウジング２０は、その厚さが薄いほど内部空間が大きくなって、これによりエネルギー密度が向上し、大きい容量を有する円筒形バッテリー１を製造することができる。一方、厚さが厚くなるほど、爆発テストにおいて隣接セルへの火炎の連鎖的な伝播がなく、安全性の面では有利である。 The thinner the battery housing 20, the larger the internal space becomes, which improves the energy density and allows the production of a cylindrical battery 1 with a large capacity. On the other hand, the thicker the battery housing 20, the less likely it is that a flame will spread to adjacent cells in an explosion test, which is advantageous in terms of safety.

メッキ層の厚さは、薄いほど腐食に脆弱であり、厚いほど製造工程が難しいか又はメッキ剥離が発生する可能性が高くなる。このような条件をすべて考慮して最適のバッテリーハウジング２０の厚さを設定し、最適のメッキ層の厚さを設定する必要がある。さらに、このような条件をすべて考慮してバッテリーハウジング２０の閉鎖部の厚さ及び側壁部の厚さをそれぞれ制御する必要がある。 The thinner the plating layer, the more vulnerable it is to corrosion, and the thicker it is, the more difficult the manufacturing process becomes or the greater the possibility of plating peeling. It is necessary to set the optimal thickness of the battery housing 20 and the optimal thickness of the plating layer by taking all of these conditions into consideration. Furthermore, it is necessary to control the thickness of the closing portion and the thickness of the side wall portion of the battery housing 20, respectively, by taking all of these conditions into consideration.

以下、図５～図９を参照して、本発明の一実施形態による第１集電板３０を詳しく説明する。 Below, the first current collecting plate 30 according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figures 5 to 9.

まず、図５及び図６を参照すると、本発明の一実施形態による第１集電板３０は、バッテリーハウジング２０の内部に収容され、電極組立体３００と電気的に接続され、またバッテリーハウジング２０と電気的に接続される。すなわち、前記第１集電板３０は、電極組立体３００とバッテリーハウジング２０との間を電気的に接続する。 First, referring to FIG. 5 and FIG. 6, the first current collecting plate 30 according to one embodiment of the present invention is accommodated inside the battery housing 20 and is electrically connected to the electrode assembly 300 and is also electrically connected to the battery housing 20. That is, the first current collecting plate 30 electrically connects between the electrode assembly 300 and the battery housing 20.

前記第１集電板３０は、前記電極組立体３００の一面に配置される支持部３１、前記支持部３１から延在して第１電極タブ１１と結合される複数の第１タブ結合部３２、及び前記支持部３１から延在してバッテリーハウジング２０の内側面上に結合される複数の第１ハウジング結合部３３を含む。前記第１タブ結合部３２と第１ハウジング結合部３３とは支持部３１を介して間接的に連結され、直接的には連結されない。したがって、本発明の実施形態による円筒形バッテリー１に外部衝撃が加えられたとき、第１集電板３０と電極組立体３００との結合部位及び第１集電板３０とバッテリーハウジング２０との結合部位に発生する損傷を最小化できる。 The first current collecting plate 30 includes a support 31 disposed on one side of the electrode assembly 300, a plurality of first tab coupling parts 32 extending from the support 31 and coupled to the first electrode tabs 11, and a plurality of first housing coupling parts 33 extending from the support 31 and coupled to the inner surface of the battery housing 20. The first tab coupling parts 32 and the first housing coupling parts 33 are indirectly connected to each other through the support 31, and are not directly connected to each other. Therefore, when an external impact is applied to the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention, damage occurring to the coupling parts between the first current collecting plate 30 and the electrode assembly 300 and the coupling parts between the first current collecting plate 30 and the battery housing 20 can be minimized.

前記支持部３１及び複数の第１タブ結合部３２は、電極組立体３００の上部に配置され、バッテリーハウジング２０にビーディング部２１が形成される場合にはビーディング部２１よりも下部に位置する。 The support portion 31 and the first tab coupling portions 32 are disposed on the upper portion of the electrode assembly 300, and are located below the beading portion 21 if the beading portion 21 is formed on the battery housing 20.

前記支持部３１は、電極組立体３００の略中心部に形成される巻取中心孔Ｈ１と対応する位置に形成される第１集電板孔Ｈ２を備える。互いに連通される巻取中心孔Ｈ１及び第１集電板孔Ｈ２は、後述するバッテリー端子６０と第２集電板５０との溶接又はバッテリー端子６０とリードタブ（図示せず）との溶接のための溶接棒の挿入又はレーザーの照射のための通路として機能することができる。 The support portion 31 has a first current collector hole H2 formed at a position corresponding to a winding center hole H1 formed at approximately the center of the electrode assembly 300. The winding center hole H1 and the first current collector hole H2, which are connected to each other, can function as a passage for inserting a welding rod or irradiating a laser for welding the battery terminal 60 and the second current collector plate 50, or welding the battery terminal 60 and a lead tab (not shown), which will be described later.

複数の前記第１タブ結合部３２は、支持部３１から略放射状にバッテリーハウジング２０の側壁に向かって延在した形態を有し得る。複数の前記第１タブ結合部３２はそれぞれ、支持部３１の周りに沿って相互に離隔して位置し得る。一方、前記第１集電板３０と電極組立体３００との結合面積の増大を通じた結合力の確保及び電気抵抗の減少のため、前記第１タブ結合部３２だけでなく、支持部３１も第１電極タブ１１と結合し得る。前記第１電極タブ１１の端部は、第１タブ結合部３２と平行に折り曲げられた形態で成形され得る。このように第１電極タブ１１の端部が成形されて第１タブ結合部３２と平行な状態で第１タブ結合部３２と結合される場合、結合面積を増大させて結合力の向上及び電気抵抗の減少の効果が得られ、また電極組立体３００の全体高さを最小化してエネルギー密度向上の効果が得られる。 The first tab coupling parts 32 may extend radially from the support part 31 toward the side wall of the battery housing 20. The first tab coupling parts 32 may be spaced apart from each other around the support part 31. Meanwhile, in order to ensure a bonding force and reduce electrical resistance by increasing the bonding area between the first current collector 30 and the electrode assembly 300, not only the first tab coupling parts 32 but also the support part 31 may be coupled to the first electrode tab 11. The end of the first electrode tab 11 may be formed in a shape bent parallel to the first tab coupling parts 32. When the end of the first electrode tab 11 is formed in this way and coupled to the first tab coupling parts 32 in a state parallel to the first tab coupling parts 32, the bonding area is increased to improve the bonding force and reduce the electrical resistance, and the overall height of the electrode assembly 300 is minimized to improve the energy density.

複数の前記第１ハウジング結合部３３は、第１集電板３０の支持部３１から略放射状にバッテリーハウジング２０の側壁に向かって延在した形態を有し得る。複数の前記第１ハウジング結合部３３はそれぞれ、支持部３１の周りに沿って相互に離隔して位置し得る。隣接する第１タブ結合部３２同士の間には、少なくとも一つの第１ハウジング結合部３３が位置し得る。複数の前記第１ハウジング結合部３３は、バッテリーハウジング２０の内側面のうち、例えばビーディング部２１に結合され得る。前記第１ハウジング結合部３３は、特にビーディング部２１の上面に結合され得る。本発明の一形態による円筒形バッテリー１において、このような構造を適用する場合、第１集電板３０が結合された状態の電極組立体３００をバッテリーハウジング２０内に収容する工程を通じて第１ハウジング結合部３３が自然にビーディング部２１上に載置され得る。したがって、バッテリーハウジング２０と第１集電板３０との溶接工程が容易になる。また、ビーディング部２１の上面がバッテリーハウジング２０の下面に略平行な方向、すなわちバッテリーハウジング２０の側壁に略垂直な方向に沿って延在した形態を有し、第１ハウジング結合部３３も同じ方向に沿って延在した形態を有することにより、第１ハウジング結合部３３がビーディング部２１上に安定的に接触することができる。また、このように前記第１ハウジング結合部３３がビーディング部２１上に安定的に接触することで二つの部品間の溶接が円滑に行われ、これによって二つの部品間の結合力を向上させ、結合部位における抵抗増加を最小化する効果が得られる。 The first housing coupling parts 33 may extend radially from the support part 31 of the first current collecting plate 30 toward the side wall of the battery housing 20. The first housing coupling parts 33 may be spaced apart from each other around the support part 31. At least one first housing coupling part 33 may be located between adjacent first tab coupling parts 32. The first housing coupling parts 33 may be coupled to, for example, the beading part 21 of the inner surface of the battery housing 20. The first housing coupling part 33 may be coupled to the upper surface of the beading part 21 in particular. When such a structure is applied to the cylindrical battery 1 according to one embodiment of the present invention, the first housing coupling part 33 may be naturally placed on the beading part 21 through the process of housing the electrode assembly 300 with the first current collecting plate 30 coupled thereto in the battery housing 20. Therefore, the welding process between the battery housing 20 and the first current collecting plate 30 is facilitated. In addition, the upper surface of the beading portion 21 extends in a direction substantially parallel to the lower surface of the battery housing 20, i.e., in a direction substantially perpendicular to the side wall of the battery housing 20, and the first housing coupling portion 33 also extends in the same direction, so that the first housing coupling portion 33 can stably contact the beading portion 21. In addition, as the first housing coupling portion 33 stably contacts the beading portion 21 in this manner, the welding between the two parts is smoothly performed, thereby improving the bonding strength between the two parts and minimizing the increase in resistance at the bonding site.

次いで、図７～図１１を参照すると、前記第１ハウジング結合部３３は、バッテリーハウジング２０の内側面上に結合される第１接触部３３ａ、及び支持部３１と第１接触部３３ａとの間を連結する第１連結部３３ｂを含む。 Referring now to Figures 7 to 11, the first housing coupling part 33 includes a first contact part 33a coupled to the inner surface of the battery housing 20, and a first coupling part 33b connecting the support part 31 and the first contact part 33a.

前記第１接触部３３ａは、バッテリーハウジング２０の内側面上に結合される。前記バッテリーハウジング２０にビーディング部２１が形成される場合において、前記第１接触部３３ａは、上述したように、ビーディング部２１上に結合され得る。この場合、上述したように、安定的な接触及び結合のため、ビーディング部２１及び第１接触部３３ａはすべてバッテリーハウジング２０の下面に略平行な方向、すなわちバッテリーハウジング２０の側壁に略垂直な方向に沿って延在した形態を有し得る。 The first contact portion 33a is coupled to the inner surface of the battery housing 20. When the beading portion 21 is formed on the battery housing 20, the first contact portion 33a may be coupled to the beading portion 21 as described above. In this case, as described above, for stable contact and coupling, the beading portion 21 and the first contact portion 33a may all have a shape extending in a direction approximately parallel to the bottom surface of the battery housing 20, i.e., in a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20.

前記第１連結部３３ｂは、支持部３１と第１接触部３３ａとの間でその延在方向が転換される第１折曲部Ｂ１を少なくとも一つ備え得る。すなわち、前記第１連結部３３ｂは、一定の範囲内で収縮及び伸長が可能な、例えばバネ類似構造又は蛇腹類似構造を有し得る。このような第１連結部３３ｂの構造は、一定の範囲内で電極組立体３００の高さがばらついていても、第１集電板３０が結合された電極組立体３００をバッテリーハウジング２０内に収容させる過程で第１接触部３３ａをビーディング部２１上に密着させることができる。 The first connecting portion 33b may have at least one first bent portion B1 whose extension direction is changed between the support portion 31 and the first contact portion 33a. That is, the first connecting portion 33b may have, for example, a spring-like structure or a bellows-like structure that can contract and expand within a certain range. This structure of the first connecting portion 33b allows the first contact portion 33a to be tightly attached to the beading portion 21 during the process of housing the electrode assembly 300, to which the first current collecting plate 30 is connected, in the battery housing 20, even if the height of the electrode assembly 300 varies within a certain range.

例えば、前記第１集電板３０に外力が印加されず変形のない状態における前記第１接触部３３ａと支持部３１との間の鉛直方向距離（Ｄ）は、第１集電板３０が結合された状態の電極組立体３００がバッテリーハウジング２０内に載置されたときのビーディング部２１の上面と支持部３１との間の鉛直方向距離と同一であるか、又は、第１連結部３３ｂの伸長可能範囲内でさらに小さく形成されることが好ましい。前記第１連結部３３ｂがこのような条件を満たすように構成される場合、バッテリーハウジング２０内に第１集電板３０が結合された電極組立体３００を載置したとき、第１接触部３３ａがビーディング部２１上に自然に密着される。 For example, the vertical distance (D) between the first contact portion 33a and the support portion 31 when no external force is applied to the first current collecting plate 30 and no deformation is present is preferably the same as the vertical distance between the upper surface of the beading portion 21 and the support portion 31 when the electrode assembly 300 with the first current collecting plate 30 connected thereto is placed in the battery housing 20, or is preferably formed to be smaller within the extensible range of the first connecting portion 33b. When the first connecting portion 33b is configured to satisfy such a condition, the first contact portion 33a is naturally in close contact with the beading portion 21 when the electrode assembly 300 with the first current collecting plate 30 connected thereto is placed in the battery housing 20.

さらに、このように収縮及び伸長可能な第１連結部３３ｂの構造は、円筒形バッテリー１（図５を参照）の使用過程で振動及び／又は衝撃が発生して電極組立体３００が上下に動いても、一定の範囲内では電極組立体３００の動きによる衝撃を緩和可能である。すなわち、前記第１連結部３３ｂの収縮及び伸長可能な構造は、第１接触部３３ａとバッテリーハウジング２０との結合部位及び第１タブ結合部３２と第１電極タブ１１との結合部位に衝撃が伝達されないように緩衝作用をすることができる（図５～図９を参照）。 Furthermore, the contractible and expandable structure of the first connecting part 33b can mitigate the impact caused by the movement of the electrode assembly 300 within a certain range even if vibrations and/or impacts occur during use of the cylindrical battery 1 (see FIG. 5) and the electrode assembly 300 moves up and down. In other words, the contractible and expandable structure of the first connecting part 33b can act as a buffer to prevent impacts from being transmitted to the connection portion between the first contact part 33a and the battery housing 20 and the connection portion between the first tab connection part 32 and the first electrode tab 11 (see FIGS. 5 to 9).

次いで、図１２を参照すると、本発明の他の実施例による第１集電板３０が示されている。本発明の他の実施例による第１集電板３０は、上述した第１集電板３０（図６を参照して説明した第１集電板）と比べて、第１接触部３３ａの形態が異なるだけで、その他には上述した第１集電板３０の構造が実質的に同様に適用され得る。 Next, referring to FIG. 12, a first current collecting plate 30 according to another embodiment of the present invention is shown. The first current collecting plate 30 according to another embodiment of the present invention differs from the first current collecting plate 30 described above (the first current collecting plate described with reference to FIG. 6) only in the shape of the first contact portion 33a, but otherwise the structure of the first current collecting plate 30 described above can be applied in substantially the same manner.

図５及び図１２を参照すると、第１接触部３３ａは、少なくとも一部がバッテリーハウジング２０の内周面に沿って延在した形態を有し得る。この場合、接触面積の極大化のために、前記第１集電板３０は、それぞれの第１ハウジング結合部３３の第１接触部３３ａの延在長さの和がバッテリーハウジング２０の内周と略同一に構成されてもよい。 Referring to FIG. 5 and FIG. 12, the first contact portion 33a may have a shape in which at least a portion of the first contact portion 33a extends along the inner peripheral surface of the battery housing 20. In this case, in order to maximize the contact area, the first current collecting plate 30 may be configured such that the sum of the extension lengths of the first contact portions 33a of each of the first housing coupling portions 33 is substantially equal to the inner peripheral surface of the battery housing 20.

次いで、図５とともに図１３及び図１４を参照すると、本発明のさらに他の実施例による第１集電板３０が示されている。本発明のさらに他の実施例による第１集電板３０は、上述した実施例による第１集電板３０（図６及び図１２を参照して説明した第１集電板３０）と比べて、第２ハウジング結合部３４をさらに備える点が異なるだけで、その他には上述した第１集電板３０の構造が実質的に同様に適用され得る。 Next, referring to FIG. 5 as well as FIG. 13 and FIG. 14, a first current collecting plate 30 according to yet another embodiment of the present invention is shown. The first current collecting plate 30 according to the still another embodiment of the present invention differs from the first current collecting plate 30 according to the above-mentioned embodiment (the first current collecting plate 30 described with reference to FIG. 6 and FIG. 12) only in that it further includes a second housing coupling portion 34, but otherwise the structure of the first current collecting plate 30 described above can be applied in substantially the same manner.

前記第２ハウジング結合部３４は、第１タブ結合部３２の端部から延在してバッテリーハウジング２０の内側面上に結合される。複数の前記第１タブ結合部３２のうちの少なくとも一つの端部にはこのような第２ハウジング結合部３４が備えられる。前記第２ハウジング結合部３４は、バッテリーハウジング２０の内側面上に結合される第２接触部３４ａ、及び支持部３１と第２接触部３４ａとの間を連結する第２連結部３４ｂを含む。 The second housing coupling portion 34 extends from an end of the first tab coupling portion 32 and is coupled to the inner surface of the battery housing 20. At least one end of the first tab coupling portions 32 is provided with the second housing coupling portion 34. The second housing coupling portion 34 includes a second contact portion 34a coupled to the inner surface of the battery housing 20, and a second connecting portion 34b connecting the support portion 31 and the second contact portion 34a.

前記第２接触部３４ａは、バッテリーハウジング２０の内側面上に結合される。前記バッテリーハウジング２０にビーディング部２１が形成される場合、第２接触部３４ａは上述した第１接触部３３ａと同様に、ビーディング部２１上に結合され得る。この場合、上述したように、安定的な接触及び結合のため、ビーディング部２１及び第２接触部３４ａはすべてバッテリーハウジング２０の下面に略平行な方向、すなわちバッテリーハウジング２０の側壁に略垂直な方向に沿って延在した形態を有し得る。 The second contact portion 34a is coupled to the inner surface of the battery housing 20. When a beading portion 21 is formed on the battery housing 20, the second contact portion 34a may be coupled to the beading portion 21 similarly to the first contact portion 33a described above. In this case, as described above, for stable contact and coupling, the beading portion 21 and the second contact portion 34a may all have a shape extending along a direction approximately parallel to the bottom surface of the battery housing 20, i.e., a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20.

一方、図示していないが、図１２に示された第１接触部３３ａの形態のように、第２接触部３４ａも少なくとも一部がバッテリーハウジング２０の内周面に沿って延在した形態を有し得る。この場合、第１集電板３０とバッテリーハウジング２０との接触面積の極大化のために、前記第１集電板３０は、それぞれの第２ハウジング結合部３４の第２接触部３４ａの延在長さの和がバッテリーハウジング２０の内周と略同一に構成されてもよい。 Meanwhile, although not shown, like the shape of the first contact portion 33a shown in FIG. 12, the second contact portion 34a may also have a shape in which at least a portion of the second contact portion 34a extends along the inner circumference of the battery housing 20. In this case, in order to maximize the contact area between the first current collecting plate 30 and the battery housing 20, the first current collecting plate 30 may be configured such that the sum of the extension lengths of the second contact portions 34a of each second housing coupling portion 34 is approximately equal to the inner circumference of the battery housing 20.

前記第２連結部３４ｂは、上述した第１連結部３３ｂと同様に、第１タブ結合部３２と第２接触部３４ａとの間でその延在方向が転換される第２折曲部Ｂ２を少なくとも一つ備え得る。前記第２折曲部Ｂ２が形成されることで、第２連結部３４ｂが収縮及び伸長可能な構造を有し、これにより円筒形バッテリー１の組み立て工程上の長所及び緩衝効果を有することは上述した通りである。 The second connecting portion 34b may have at least one second bend B2, in which the extension direction is changed between the first tab coupling portion 32 and the second contact portion 34a, similar to the first connecting portion 33b described above. The second bend B2 allows the second connecting portion 34b to have a contractible and expandable structure, which provides advantages in the assembly process of the cylindrical battery 1 and a cushioning effect, as described above.

図面には第２折曲部Ｂ２が一つ備えられた場合が図示されているが、本発明がこれによって限定されることはなく、図８及び図９を参照して上述した第１連結部３３ｂと同様に、第２折曲部Ｂ２も複数個備えられ得る。 Although the drawings show a case where one second bent portion B2 is provided, the present invention is not limited thereto, and multiple second bent portions B2 may be provided, similar to the first connecting portion 33b described above with reference to Figures 8 and 9.

図５を参照すると、前記キャッププレート４０は、バッテリーハウジング２０の一側に形成された前記開放部を覆う。本発明の実施形態によるバッテリーハウジング２０がビーディング部２１を備える場合、前記キャッププレート４０は、バッテリーハウジング２０に形成されたビーディング部２１上に載置され得る。また、本発明の実施形態によるバッテリーハウジング２０がクリンピング部２２を備える場合、前記キャッププレート４０は、クリンピング部２２によって固定され得る。この場合、固定力の向上及びバッテリーハウジング２０の密閉性の向上のため、バッテリーハウジング２０とキャッププレート４０との間及び第１集電板３０とキャッププレート４０との間にはシーリングガスケットＧ１が介在され得る。但し、本発明の実施形態において、キャッププレート４０は電流の通路として機能する部品ではない。したがって、溶接又は他の部品の適用による固定を通じてバッテリーハウジング２０とキャッププレート４０とを堅固に固定し、バッテリーハウジング２０の開放部の密閉性を確保できれば、シーリングガスケットＧ１の適用が必須ではない。 5, the cap plate 40 covers the opening formed on one side of the battery housing 20. When the battery housing 20 according to the embodiment of the present invention includes a beading portion 21, the cap plate 40 may be placed on the beading portion 21 formed on the battery housing 20. When the battery housing 20 according to the embodiment of the present invention includes a crimping portion 22, the cap plate 40 may be fixed by the crimping portion 22. In this case, a sealing gasket G1 may be interposed between the battery housing 20 and the cap plate 40 and between the first current collecting plate 30 and the cap plate 40 in order to improve the fixing force and the sealing property of the battery housing 20. However, in the embodiment of the present invention, the cap plate 40 is not a part that functions as a current path. Therefore, as long as the battery housing 20 and the cap plate 40 are firmly fixed by welding or fixing by applying other parts, and the sealing property of the opening of the battery housing 20 can be ensured, the application of the sealing gasket G1 is not required.

前記キャッププレート４０は、剛性を確保するため、例えば金属材料からなり得る。本発明の一形態による円筒形バッテリー１において、キャッププレート４０は、導電性を有する金属材料である場合にも極性を持たない。極性を持たないとは、前記キャッププレート４０がバッテリーハウジング２０及び後述するバッテリー端子６０と電気的に絶縁されていることを意味する。したがって、前記キャッププレート４０は、正極端子又は負極端子として機能しない。したがって、前記キャッププレート４０は、電極組立体３００及びバッテリーハウジング２０と電気的に接続される必要がなく、その材料が必ずしも導電性金属である必要もない。 The cap plate 40 may be made of, for example, a metal material to ensure rigidity. In the cylindrical battery 1 according to one embodiment of the present invention, the cap plate 40 does not have polarity even if it is made of a conductive metal material. "Having no polarity" means that the cap plate 40 is electrically insulated from the battery housing 20 and the battery terminal 60 described below. Therefore, the cap plate 40 does not function as a positive terminal or a negative terminal. Therefore, the cap plate 40 does not need to be electrically connected to the electrode assembly 300 and the battery housing 20, and the material does not necessarily need to be a conductive metal.

一方、前記シーリングガスケットＧ１が適用される場合を挙げて説明すると、前記シーリングガスケットＧ１は、前記キャッププレート４０を覆い包む略リング形状であり得る。前記シーリングガスケットＧ１は、キャッププレート４０の上面、下面及び側面を同時に覆い得る。シーリングガスケットＧ１のうちのキャッププレート４０の下面を覆う部位の半径方向の長さは、シーリングガスケットＧ１のうちの前記キャッププレート４０の上面を覆う部位の半径方向の長さよりも短いか又は同一であり得る。シーリングガスケットＧ１のうちのキャッププレート４０の下面を覆う部位の半径方向の長さが長過ぎると、バッテリーハウジング２０を上下に圧縮する過程でシーリングガスケットＧ１が第１集電板３０を押し付け、第１集電板３０又はバッテリーハウジング２０が損傷されるおそれがある。したがって、シーリングガスケットＧ１のうちのキャッププレート４０の下面を覆う部位の半径方向の長さを一定水準に小さく維持する必要がある。例えば、図５のように、シーリングガスケットＧ１のうちのキャッププレート４０の下面を覆う部位の半径方向の長さが、シーリングガスケットＧ１のうちの前記キャッププレート４０の上面を覆う部位の半径方向の長さよりも小さく形成され得る。或いは、シーリングガスケットＧ１のうちのキャッププレート４０の下面を覆う部位の半径方向の長さは、シーリングガスケットＧ１のうちの前記キャッププレート４０の上面を覆う部位の半径方向の長さと同一であり得る。 Meanwhile, in the case where the sealing gasket G1 is applied, the sealing gasket G1 may be in a substantially ring shape that envelops the cap plate 40. The sealing gasket G1 may cover the upper surface, the lower surface, and the side surface of the cap plate 40 at the same time. The radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the lower surface of the cap plate 40 may be shorter than or equal to the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the upper surface of the cap plate 40. If the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the lower surface of the cap plate 40 is too long, the sealing gasket G1 may press the first current collecting plate 30 during the process of compressing the battery housing 20 up and down, and the first current collecting plate 30 or the battery housing 20 may be damaged. Therefore, it is necessary to maintain the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the lower surface of the cap plate 40 at a certain level. For example, as shown in FIG. 5, the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the lower surface of the cap plate 40 may be smaller than the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the upper surface of the cap plate 40. Alternatively, the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the lower surface of the cap plate 40 may be the same as the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the upper surface of the cap plate 40.

一方、前記キャッププレート４０は、バッテリーハウジング２０の内部で発生したガスによる内圧上昇を防止するために形成されるベンティング（ｖｅｎｔｉｎｇ）部４１を備え得る。前記ベンティング部４１は、キャッププレート４０の一部に形成され、圧力が加えられると容易に破断するように、周辺領域よりも構造的に脆弱な領域に該当する。前記ベンティング部４１は、例えば周辺領域と比べて厚さの薄い領域であり得る。したがって、前記円筒形バッテリー１に異常が発生してバッテリーハウジング２０の内圧が一定水準以上に増加すれば、ベンティング部４１が破断してバッテリーハウジング２０の内部に発生したガスが排出される。前記ベンティング部４１は、例えばキャッププレート４０の一面上に又は両面上にノッチング（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）して部分的にバッテリーハウジング２０の厚さを減らすことで形成し得る。 Meanwhile, the cap plate 40 may have a venting portion 41 formed to prevent an increase in internal pressure due to gas generated inside the battery housing 20. The venting portion 41 is formed in a part of the cap plate 40 and corresponds to an area structurally weaker than the surrounding area so that it is easily broken when pressure is applied. The venting portion 41 may be, for example, an area having a thinner thickness than the surrounding area. Therefore, if an abnormality occurs in the cylindrical battery 1 and the internal pressure of the battery housing 20 increases above a certain level, the venting portion 41 breaks to discharge the gas generated inside the battery housing 20. The venting portion 41 may be formed, for example, by notching one or both sides of the cap plate 40 to partially reduce the thickness of the battery housing 20.

前記バッテリー端子６０は、前記第２電極タブ１２と電気的に接続される。前記バッテリー端子６０は、バッテリーハウジング２０の開放部の反対側からバッテリーハウジング２０を貫通して電極組立体３００の第２電極タブ１２と電気的に接続され得る。前記バッテリー端子６０は、端子露出部６０ａ及び端子挿入部６０ｂを含み得る。前記端子露出部６０ａは、バッテリーハウジング２０の閉鎖面の外側に露出する。前記端子露出部６０ａは、バッテリーハウジング２０の閉鎖面の略中心部に位置し得る。端子露出部６０ａの最大直径は、バッテリーハウジング２０に形成された貫通穴の最大直径よりも大きく形成され得る。端子挿入部６０ｂは、バッテリーハウジング２０の閉鎖面の略中心部を貫通して第２電極タブ１２と電気的に接続され得る。端子挿入部６０ｂは、バッテリーハウジング２０の内側面上にリベット（ｒｉｖｅｔ）結合され得る。すなわち、端子挿入部６０ｂの端部は、バッテリーハウジング２０の内側面に向かって曲げられた形態を有し得る。端子挿入部６０ｂの端部の最大直径は、バッテリーハウジング２０の貫通穴の最大直径よりも大きくなり得る。前記バッテリー端子６０の一部はバッテリーハウジング２０の外側に露出し、残りの一部はバッテリーハウジング２０の内部に位置し得る。前記バッテリー端子６０は、例えば後述する第２電極タブ１２に結合される第２集電板５０と結合されるか、又は、第２電極タブ１２に結合されるリードタブ（図示せず）と結合されることで、電極組立体３００と電気的に接続され得る。端子挿入部６０ｂの内側面は、第２電極タブ１２に連結された第２集電板５０と溶接され得る。第２集電板５０とバッテリーハウジング２０の内側面との間には、後述する絶縁体Ｓが介在され得る。 The battery terminal 60 is electrically connected to the second electrode tab 12. The battery terminal 60 may be electrically connected to the second electrode tab 12 of the electrode assembly 300 by penetrating the battery housing 20 from the opposite side of the open portion of the battery housing 20. The battery terminal 60 may include a terminal exposure portion 60a and a terminal insertion portion 60b. The terminal exposure portion 60a is exposed to the outside of the closed surface of the battery housing 20. The terminal exposure portion 60a may be located in an approximately central portion of the closed surface of the battery housing 20. The maximum diameter of the terminal exposure portion 60a may be larger than the maximum diameter of the through hole formed in the battery housing 20. The terminal insertion portion 60b may be electrically connected to the second electrode tab 12 by penetrating an approximately central portion of the closed surface of the battery housing 20. The terminal insertion portion 60b may be riveted onto the inner surface of the battery housing 20. That is, an end of the terminal insertion portion 60b may have a shape bent toward the inner surface of the battery housing 20. The maximum diameter of the end of the terminal insertion portion 60b may be larger than the maximum diameter of the through hole of the battery housing 20. A portion of the battery terminal 60 may be exposed to the outside of the battery housing 20, and the remaining portion may be located inside the battery housing 20. The battery terminal 60 may be electrically connected to the electrode assembly 300 by, for example, being coupled to a second current collecting plate 50 coupled to a second electrode tab 12 described below, or by being coupled to a lead tab (not shown) coupled to the second electrode tab 12. The inner surface of the terminal insertion portion 60b may be welded to the second current collecting plate 50 connected to the second electrode tab 12. An insulator S described below may be interposed between the second current collecting plate 50 and the inner surface of the battery housing 20.

このようなバッテリー端子６０の極性及び機能を考慮するとき、バッテリー端子６０は、反対極性を有するバッテリーハウジング２０と絶縁状態を維持しなければならない。そのため、バッテリー端子６０とバッテリーハウジング２０との間には絶縁ガスケットＧ２が適用され得る。これと異なり、バッテリー端子６０の表面の一部に絶縁性物質でコーティングすることで絶縁を実現してもよい。又は、前記バッテリー端子６０とバッテリーハウジング２０とが接触できないように離隔させて配置し、バッテリー端子６０を構造的に堅固に固定する方式を適用してもよい。或いは、上述した方式のうちの複数の方式を組み合わせて適用してもよい。 When considering the polarity and function of the battery terminal 60, the battery terminal 60 must maintain an insulated state from the battery housing 20, which has the opposite polarity. For this reason, an insulating gasket G2 may be applied between the battery terminal 60 and the battery housing 20. Alternatively, insulation may be achieved by coating a portion of the surface of the battery terminal 60 with an insulating material. Alternatively, a method may be applied in which the battery terminal 60 and the battery housing 20 are spaced apart so that they cannot come into contact with each other, and the battery terminal 60 is structurally firmly fixed. Alternatively, a combination of two or more of the above methods may be applied.

すなわち、本発明の一形態による円筒形バッテリー１は、一対の電極端子（バッテリー端子６０、第１電極端子Ｔ１）が同一方向に位置する構造を有する。したがって、複数の円筒形バッテリー１を電気的に接続させる場合において、バスバーなどの電気的接続部品を円筒形バッテリー１の一側のみに配置可能である。これは、バッテリーパック構造の単純化及びエネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、前記円筒形バッテリー１は、略扁平な形態を有するバッテリーハウジング２０の一面を第１電極端子Ｔ１として利用可能な構造を有することで、バスバーなどの電気的接続部品を第１電極端子Ｔ１に接合する際に十分な接合面積を確保することができる。これにより、前記円筒形バッテリー１は、電気的接続部品と第１電極端子Ｔ１との間の十分な接合強度を確保でき、接合部位における抵抗を好ましい水準に下げることができる。 That is, the cylindrical battery 1 according to one embodiment of the present invention has a structure in which a pair of electrode terminals (battery terminal 60, first electrode terminal T1) are located in the same direction. Therefore, when electrically connecting a plurality of cylindrical batteries 1, an electrical connection part such as a bus bar can be arranged only on one side of the cylindrical battery 1. This can simplify the battery pack structure and improve the energy density. In addition, the cylindrical battery 1 has a structure in which one side of the battery housing 20 having a substantially flat shape can be used as the first electrode terminal T1, so that a sufficient joining area can be secured when joining an electrical connection part such as a bus bar to the first electrode terminal T1. As a result, the cylindrical battery 1 can secure sufficient joining strength between the electrical connection part and the first electrode terminal T1, and the resistance at the joining site can be reduced to a preferable level.

一方、電気的絶縁のために絶縁ガスケットＧ２が適用され、バッテリー端子６０の固定のためにリベット締め（ｒｉｖｅｔｉｎｇ）が適用される場合、絶縁ガスケットＧ２は、バッテリー端子６０のリベット締め時に一緒に変形されてバッテリーハウジング２０の上端閉鎖部の内側面に向かって曲げられ得る。前記絶縁ガスケットＧ２が樹脂材料からなる場合において、絶縁ガスケットＧ２は熱融着によって前記バッテリーハウジング２０及びバッテリー端子６０と結合され得る。この場合、絶縁ガスケットＧ２とバッテリー端子６０との結合界面及び絶縁ガスケットＧ２とバッテリーハウジング２０との結合界面における気密性が強化される。 On the other hand, when an insulating gasket G2 is applied for electrical insulation and riveting is applied for fixing the battery terminal 60, the insulating gasket G2 may be deformed together with the battery terminal 60 when the battery terminal 60 is riveted and bent toward the inner surface of the upper end closure of the battery housing 20. When the insulating gasket G2 is made of a resin material, the insulating gasket G2 may be bonded to the battery housing 20 and the battery terminal 60 by thermal fusion. In this case, the airtightness at the bonding interface between the insulating gasket G2 and the battery terminal 60 and the bonding interface between the insulating gasket G2 and the battery housing 20 is enhanced.

本発明の一実施形態において、バッテリーハウジング２０の表面全体は第１電極端子Ｔ１として機能可能である。例えば、前記第１電極タブ１１が負極タブである場合、第１電極端子Ｔ１は負極端子であり得る。本発明の実施形態による円筒形バッテリー１は、このようにバッテリーハウジング２０の開放部の反対側に位置する下面上に露出するバッテリー端子６０を第２電極端子Ｔ２として用い、バッテリーハウジング２０の下面のうちのバッテリー端子６０が占める領域を除いた他の領域を第１電極端子Ｔ１として用いる構造を有する。したがって、本発明の実施形態による円筒形バッテリー１は、複数の円筒形バッテリー１を電気的に接続するとき、一方向で正極／負極をすべて連結できて電気的接続構造を簡素化することができる。また、本発明の実施形態による円筒形バッテリー１は、バッテリーハウジング２０の開放部の反対側に位置した下面の大部分を電極端子として利用可能な構造を有するため、電気的接続のための部品を溶接するための十分な面積を確保可能であるという長所を有する。 In one embodiment of the present invention, the entire surface of the battery housing 20 can function as the first electrode terminal T1. For example, if the first electrode tab 11 is a negative electrode tab, the first electrode terminal T1 can be a negative electrode terminal. The cylindrical battery 1 according to the embodiment of the present invention has a structure in which the battery terminal 60 exposed on the lower surface located opposite the open portion of the battery housing 20 is used as the second electrode terminal T2, and the other area of the lower surface of the battery housing 20 excluding the area occupied by the battery terminal 60 is used as the first electrode terminal T1. Therefore, when electrically connecting a plurality of cylindrical batteries 1, the cylindrical battery 1 according to the embodiment of the present invention can connect all the positive and negative electrodes in one direction, simplifying the electrical connection structure. In addition, the cylindrical battery 1 according to the embodiment of the present invention has a structure in which most of the lower surface located opposite the open portion of the battery housing 20 can be used as an electrode terminal, and therefore has the advantage that a sufficient area can be secured for welding parts for electrical connection.

一方、本発明の一実施形態において、バッテリーハウジング２０の表面全体は第１電極端子Ｔ１として機能可能である。前記第１電極タブ１１が負極タブである場合、第１電極端子Ｔ１は負極端子であり得る。本発明の実施形態による円筒形バッテリー１は、このようにバッテリーハウジング２０の開放部の反対側に位置する下面上に露出するバッテリー端子６０を第２電極端子Ｔ２として用い、バッテリーハウジング２０の下面のうちのバッテリー端子６０が占める領域を除いた他の領域を第１電極端子Ｔ１として用いる構造を有する。したがって、本発明の実施形態による円筒形バッテリー１は、複数の円筒形バッテリー１を電気的に接続するとき、一方向で正極／負極をすべて連結できて電気的接続構造を簡素化することができる。また、本発明の実施形態による円筒形バッテリー１は、バッテリーハウジング２０の開放部の反対側に位置した下面の大部分を電極端子として利用可能な構造を有するため、電気的接続のための部品を溶接するための十分な面積を確保可能であるという長所を有する。 Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the entire surface of the battery housing 20 can function as the first electrode terminal T1. When the first electrode tab 11 is a negative electrode tab, the first electrode terminal T1 can be a negative electrode terminal. The cylindrical battery 1 according to the embodiment of the present invention has a structure in which the battery terminal 60 exposed on the lower surface located opposite the open portion of the battery housing 20 is used as the second electrode terminal T2, and the other area of the lower surface of the battery housing 20 excluding the area occupied by the battery terminal 60 is used as the first electrode terminal T1. Therefore, when electrically connecting a plurality of cylindrical batteries 1, the cylindrical battery 1 according to the embodiment of the present invention can connect all the positive and negative electrodes in one direction, simplifying the electrical connection structure. In addition, the cylindrical battery 1 according to the embodiment of the present invention has a structure in which most of the lower surface located opposite the open portion of the battery housing 20 can be used as an electrode terminal, and therefore has an advantage that a sufficient area can be secured for welding parts for electrical connection.

図１５を参照すると、本発明の実施形態による第１集電板３０は少なくとも一つの注液孔Ｈ４を備え得る。前記注液孔Ｈ４は、例えば第１タブ結合部３２に備えられ得る。前記第１タブ結合部３２が複数個備えられる場合、少なくとも一つの第１タブ結合部３２に前記注液孔Ｈ４が備えられ得る。前記注液孔Ｈ４は、例えば第１タブ結合部３２上に形成される少なくとも一つの溶接線Ｗの一側に備えられるか又は両側にそれぞれ備えられ得る。図５及び図１５を参照すると、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１を製造する際に、電極組立体３００と第１集電板３０を含む結合体をバッテリーハウジング２０内に収容した後、電解液を注液し得る。このとき、前記注液孔Ｈ４によって注液性が向上可能である。 Referring to FIG. 15, the first current collecting plate 30 according to an embodiment of the present invention may have at least one liquid inlet H4. The liquid inlet H4 may be provided, for example, in the first tab coupling portion 32. When a plurality of first tab coupling portions 32 are provided, the liquid inlet H4 may be provided in at least one first tab coupling portion 32. The liquid inlet H4 may be provided, for example, on one side or both sides of at least one welding line W formed on the first tab coupling portion 32. Referring to FIG. 5 and FIG. 15, when manufacturing the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention, the assembly including the electrode assembly 300 and the first current collecting plate 30 may be accommodated in the battery housing 20, and then electrolyte may be injected. At this time, the liquid inlet H4 may improve the liquid inlet property.

図１６を参照すると、本発明の一形態の第１ハウジング結合部３３の第１連結部３３ｂ及び／又は第２ハウジング結合部３４の第２連結部３４ｂは、１回折り曲げられた形態を有し得るが、図７及び図１４とは異なる方向に折り曲げられた形態を有し得る。すなわち、第１連結部３３ｂに形成される第１折曲部Ｂ１及び／又は第２連結部３４ｂに形成される第２折曲部Ｂ２は、円筒形バッテリー１（図５を参照）の中心部に向かう方向に突出した形態を有し得る。このような第１連結部３３ｂ及び／又は第２連結部３４ｂの折り曲げ方向は、サイジング工程時に第１集電板３０と電極組立体３００との結合部位及び／又は第１集電板３０とバッテリーハウジング２０との結合部位が損傷されることを防止するためである。サイジング（ｓｉｚｉｎｇ）とは、円筒形バッテリー１の製造において、バッテリーハウジング２０のビーディング部２１領域が占める高さを縮小して円筒形バッテリー１の全体高さを減少させる圧縮工程である。前記第１折曲部Ｂ１と第２折曲部Ｂ２の形成如何及び第１折曲部Ｂ１と第２折曲部Ｂ２の突出方向を変えてサイジング工程後の溶接部の損傷程度を確認した結果、円筒形バッテリー１の中心部に向かって第１折曲部Ｂ１と第２折曲部Ｂ２が突出した構造を有する円筒形バッテリー１では殆ど損傷が発生しないことが確認できた。 16, the first connecting portion 33b of the first housing coupling portion 33 and/or the second connecting portion 34b of the second housing coupling portion 34 of the present invention may have a shape bent once, but may have a shape bent in a direction different from that of FIG. 7 and FIG. 14. That is, the first bent portion B1 formed in the first connecting portion 33b and/or the second bent portion B2 formed in the second connecting portion 34b may have a shape protruding in a direction toward the center of the cylindrical battery 1 (see FIG. 5). The bending direction of the first connecting portion 33b and/or the second connecting portion 34b is to prevent the coupling portion between the first current collecting plate 30 and the electrode assembly 300 and/or the coupling portion between the first current collecting plate 30 and the battery housing 20 from being damaged during the sizing process. Sizing is a compression process that reduces the height occupied by the beading portion 21 area of the battery housing 20 in the manufacture of the cylindrical battery 1, thereby reducing the overall height of the cylindrical battery 1. By changing the formation of the first bend B1 and the second bend B2 and the protruding direction of the first bend B1 and the second bend B2, and checking the degree of damage to the welded part after the sizing process, it was confirmed that almost no damage occurred in a cylindrical battery 1 having a structure in which the first bend B1 and the second bend B2 protrude toward the center of the cylindrical battery 1.

以下、図１７～図３０を参照して、上述した円筒形バッテリー１についてより具体的に説明する。以下の説明において、上述した説明と同じ構成要素の説明においては選択的に適用可能な他の実施例が存在し得る。また、以下の説明において、上述した説明と一部重複する記載があり得る。 The cylindrical battery 1 described above will be described in more detail below with reference to Figures 17 to 30. In the following description, there may be other embodiments that can be selectively applied in the description of the same components as those described above. In addition, the following description may include some overlapping descriptions with those described above.

図１７及び図１８を参照すると、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１は、電極組立体３００、バッテリーハウジング２０、キャッププレート４０、第２集電板５０、及びバッテリー端子６０を含む。前記円筒形バッテリー１は、上述した構成要素の他にも、シーリングガスケットＧ１及び／又は絶縁ガスケットＧ２及び／又は絶縁体Ｓ及び／又は第１集電板３０をさらに含み得る。 Referring to FIG. 17 and FIG. 18, a cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly 300, a battery housing 20, a cap plate 40, a second current collector 50, and a battery terminal 60. In addition to the above-mentioned components, the cylindrical battery 1 may further include a sealing gasket G1 and/or an insulating gasket G2 and/or an insulator S and/or a first current collector 30.

前記電極組立体３００は、第１電極タブ１１及び第２電極タブ１２を含む。前記第２電極タブ１２は、バッテリーハウジング２０内に収容された電極組立体３００の高さ方向（Ｚ軸方向）の上部に備えられ得る。前記第１電極タブ１１は、バッテリーハウジング２０内に収容された電極組立体３００の高さ方向（Ｚ軸方向）の下部に備えられ得る。 The electrode assembly 300 includes a first electrode tab 11 and a second electrode tab 12. The second electrode tab 12 may be provided at an upper portion in the height direction (Z-axis direction) of the electrode assembly 300 housed in the battery housing 20. The first electrode tab 11 may be provided at a lower portion in the height direction (Z-axis direction) of the electrode assembly 300 housed in the battery housing 20.

前記第２電極タブ１２及び第１電極タブ１１は、電極組立体３００の幅方向、すなわち円筒形バッテリー１の高さ方向（Ｚ軸方向）に沿って互いに反対方向に延在し得る。前記第２電極タブ１２はバッテリーハウジング２０の閉鎖部に向かって延在し、第１電極タブ１１はバッテリーハウジング２０の開放部に向かって延在し得る。 The second electrode tab 12 and the first electrode tab 11 may extend in opposite directions along the width direction of the electrode assembly 300, i.e., the height direction (Z-axis direction) of the cylindrical battery 1. The second electrode tab 12 may extend toward the closed portion of the battery housing 20, and the first electrode tab 11 may extend toward the open portion of the battery housing 20.

前記バッテリーハウジング２０は、下方に開放部が形成された略円筒形の収容体であり、例えば金属のような導電性を有する材料からなる。前記バッテリーハウジング２０の高さ方向の下端には開放部が形成され、上端には閉鎖部が形成され得る。前記バッテリーハウジング２０は、下方に形成された開放部を通して電極組立体３００を収容し、電解質も一緒に収容し得る。図１９及び図２８を参照すると、前記バッテリーハウジング２０は、その下端に形成されたビーディング部２１及びクリンピング部２２を備え得る。前記ビーディング部２１は、電極組立体３００の下部に位置し得る。前記ビーディング部２１は、バッテリーハウジング２０の外周面の周りを押し込んで形成される。前記ビーディング部２１は、バッテリーハウジング２０の幅と略対応するサイズを有する電極組立体３００がバッテリーハウジング２０の下端に形成された開放部から抜け出ないようにし、キャッププレート４０が載置される支持部として機能することができる。 The battery housing 20 is a substantially cylindrical container having an opening at the bottom, and is made of a conductive material such as metal. The battery housing 20 may have an opening at the bottom in the height direction and a closed part at the top. The battery housing 20 may accommodate the electrode assembly 300 through the opening at the bottom, and may also accommodate an electrolyte. Referring to FIG. 19 and FIG. 28, the battery housing 20 may have a beading part 21 and a crimping part 22 formed at its bottom. The beading part 21 may be located at the bottom of the electrode assembly 300. The beading part 21 is formed by pressing around the outer periphery of the battery housing 20. The beading part 21 prevents the electrode assembly 300, which has a size substantially corresponding to the width of the battery housing 20, from slipping out of the opening at the bottom of the battery housing 20, and may function as a support part on which the cap plate 40 is placed.

前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の下部に形成され得る。前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の下方に配置されるキャッププレート４０の外周面、そしてキャッププレート４０の下面の一部を包むように延びて折り曲げられた形態を有する。 The crimping portion 22 may be formed below the beading portion 21. The crimping portion 22 is extended and bent to enclose the outer circumferential surface of the cap plate 40 disposed below the beading portion 21 and a portion of the lower surface of the cap plate 40.

図１８及び図２７を参照すると、前記キャッププレート４０は、バッテリーハウジング２０の下端に形成された開放部を密閉し得る。すなわち、前記キャッププレート４０は、円筒形バッテリー１の下面を成し得る。 Referring to FIG. 18 and FIG. 27, the cap plate 40 may seal an opening formed at the lower end of the battery housing 20. That is, the cap plate 40 may form the lower surface of the cylindrical battery 1.

本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１は、後述するように上部に正極端子及び負極端子がすべて存在する構造を有するため、上部の構造が下部の構造よりも複雑である。したがって、前記バッテリーハウジング２０の内部で発生したガスの円滑な排出のため、円筒形バッテリー１の下面を構成するキャッププレート４０にベンティング部４１が形成され得る。図２７に示したように、前記キャッププレート４０の下端部はバッテリーハウジング２０の下端部よりも上方に配置されることが好ましい。この場合、前記バッテリーハウジング２０の下端部が地面に接するか又はモジュールやパックの構成のためのハウジングの底面に接しても、キャッププレート４０は地面又はモジュールやパック構成のためのハウジングの底面に接しない。したがって、前記円筒形バッテリー１の重量によってベンティング部４１の破断に要求される圧力が設計値から変わる現象を防止でき、これによりベンティング部４１の破断円滑性を確保できる。 The cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention has a structure in which both the positive and negative terminals are present at the top, as described below, and therefore the structure of the top is more complicated than that of the bottom. Therefore, in order to smoothly discharge gas generated inside the battery housing 20, a venting portion 41 may be formed in the cap plate 40 constituting the bottom of the cylindrical battery 1. As shown in FIG. 27, it is preferable that the bottom end of the cap plate 40 is disposed above the bottom end of the battery housing 20. In this case, even if the bottom end of the battery housing 20 is in contact with the ground or the bottom of a housing for forming a module or pack, the cap plate 40 is not in contact with the ground or the bottom of a housing for forming a module or pack. Therefore, it is possible to prevent the pressure required for breaking the venting portion 41 from changing from the design value due to the weight of the cylindrical battery 1, and thus to ensure smooth breaking of the venting portion 41.

一方、前記ベンティング部４１が図２７及び図２８に示したように閉ループ形態を有する場合、破断容易性の面ではキャッププレート４０の中心部からベンティング部４１までの距離が遠いほど有利である。これは、同じベンティング圧が作用したとき、前記キャッププレート４０の中心部からベンティング部４１までの距離が遠くなるほど、ベンティング部４１に作用する力が大きくなって破断が容易になるためである。また、ベンティングガスの排出円滑性の面でもキャッププレート４０の中心部からベンティング部４１までの距離が遠いほど有利である。このような観点からみて、前記ベンティング部４１は、キャッププレート４０の周縁領域から下方（図１７を基準にして下方）に突出した略扁平な領域の周縁に沿って形成されることが有利である。 On the other hand, when the venting portion 41 has a closed loop shape as shown in FIG. 27 and FIG. 28, the greater the distance from the center of the cap plate 40 to the venting portion 41, the greater the force acting on the venting portion 41 becomes when the same venting pressure is applied, making it easier to break. Also, the greater the distance from the center of the cap plate 40 to the venting portion 41, the greater the advantage in terms of smooth discharge of venting gas. From this perspective, it is advantageous for the venting portion 41 to be formed along the periphery of a substantially flat area that protrudes downward (downward with reference to FIG. 17) from the peripheral area of the cap plate 40.

図２８には、前記ベンティング部４１がキャッププレート４０上に略円を描きながら連続的に形成されている場合が示されているが、これによって本発明が限定されることはない。前記ベンティング部４１は、キャッププレート４０上に略円を描きながら不連続的に形成されてもよく、略直線形態又はその他の形態で形成されてもよい。 In FIG. 28, the venting portion 41 is continuously formed on the cap plate 40 while drawing an approximately circular shape, but the present invention is not limited thereto. The venting portion 41 may be discontinuously formed on the cap plate 40 while drawing an approximately circular shape, or may be formed in an approximately linear shape or other shape.

図１８～図２０を参照すると、前記第２集電板５０は、電極組立体３００の上部に結合される。前記第２集電板５０は、導電性を有する金属材料からなり、第２電極タブ１２と連結される。 Referring to Figures 18 to 20, the second current collecting plate 50 is coupled to the upper part of the electrode assembly 300. The second current collecting plate 50 is made of a conductive metal material and is connected to the second electrode tab 12.

図２０を参照すると、前記第２集電板５０は、第２電極タブ１２の端部が第２集電板５０と平行な方向に折り曲げられて形成された結合面上に結合され得る。前記第２電極タブ１２の折曲方向は、例えば電極組立体３００の巻取中心孔Ｈ１に向かう方向であり得る。前記第２電極タブ１２がこのように折り曲げられた形態を有する場合、第２電極タブ１２が占める空間が減少してエネルギー密度を向上させることができる。また、前記第２電極タブ１２と第２集電板５０との間の結合面積の増加により、結合力の向上及び抵抗減少の効果を奏することができる。 Referring to FIG. 20, the second current collector 50 may be coupled to a coupling surface formed by bending an end of the second electrode tab 12 in a direction parallel to the second current collector 50. The bending direction of the second electrode tab 12 may be, for example, a direction toward the winding center hole H1 of the electrode assembly 300. When the second electrode tab 12 has such a bent shape, the space occupied by the second electrode tab 12 is reduced, thereby improving the energy density. In addition, the increased coupling area between the second electrode tab 12 and the second current collector 50 can improve the coupling force and reduce resistance.

図１８～図２０とともに図２１～図２４を参照すると、前記第２集電板５０は、周縁部５１、第２タブ結合部５２及び端子結合部５３を含む。前記周縁部５１は、中心部に空いた空間Ｅが形成された略リム（ｒｉｍ）形態であり得る。図面には前記周縁部５１が略円形のリム形態である場合のみが示されているが、これによって本発明が限定されることはない。前記周縁部５１は、図示と異なり、略四角のリム形態又はその外の他の形態であってもよい。 Referring to FIGS. 21 to 24 along with FIGS. 18 to 20, the second current collecting plate 50 includes a peripheral portion 51, a second tab coupling portion 52, and a terminal coupling portion 53. The peripheral portion 51 may be in a substantially rim shape with an open space E formed in the center. Although the drawings only show the peripheral portion 51 in a substantially circular rim shape, the present invention is not limited thereto. The peripheral portion 51 may be in a substantially square rim shape or in other shapes, unlike those shown in the drawings.

前記第２タブ結合部５２は、周縁部５１から内側に延在して第１電極タブ１１と結合される。前記端子結合部５３は、第２タブ結合部５２と離隔して周縁部５１の内側に位置する。前記端子結合部５３は、前記バッテリー端子６０と溶接によって結合され得る。前記端子結合部５３は、例えば周縁部５１の内側空間の中心部に位置し得る。前記端子結合部５３は、電極組立体３００の巻取中心孔Ｈ１に形成された孔と対応する位置に配置され得る。 The second tab coupling portion 52 extends inward from the peripheral portion 51 and is coupled to the first electrode tab 11. The terminal coupling portion 53 is spaced apart from the second tab coupling portion 52 and is positioned inside the peripheral portion 51. The terminal coupling portion 53 may be coupled to the battery terminal 60 by welding. The terminal coupling portion 53 may be positioned, for example, in the center of the inner space of the peripheral portion 51. The terminal coupling portion 53 may be disposed at a position corresponding to a hole formed in the winding center hole H1 of the electrode assembly 300.

前記第２タブ結合部５２と端子結合部５３とは直接連結されず、離隔して配置されて周縁部５１によって電気的に接続される。このように本発明の一実施形態による第２集電板５０は、第２タブ結合部５２と端子結合部５３とが直接連結されておらず、周縁部５１を通じて連結された構造を有することで、円筒形バッテリー１に衝撃及び／又は振動が発生する場合、第２タブ結合部５２と第２電極タブ１２との結合部位及び端子結合部５３とバッテリー端子６０との結合部位に加えられる衝撃を分散させることができる。したがって、本発明の実施形態による第２集電板５０は、外部衝撃による溶接部位の破損を最小化又は防止することができる。本発明の実施形態による第２集電板５０は、外部衝撃が加えられたとき、周縁部５１と端子結合部５３との連結部位に応力が集中される構造を有するが、このような連結部位は部品間の結合のための溶接部が形成された部位ではないため、外部衝撃による溶接部の破損によって製品不良が発生することを防止することができる。 The second tab coupling portion 52 and the terminal coupling portion 53 are not directly connected, but are spaced apart and electrically connected by the peripheral portion 51. In this manner, the second current collecting plate 50 according to one embodiment of the present invention has a structure in which the second tab coupling portion 52 and the terminal coupling portion 53 are not directly connected, but are connected through the peripheral portion 51. When the cylindrical battery 1 is subjected to impact and/or vibration, the impact applied to the coupling portion between the second tab coupling portion 52 and the second electrode tab 12 and the coupling portion between the terminal coupling portion 53 and the battery terminal 60 can be dispersed. Therefore, the second current collecting plate 50 according to the embodiment of the present invention can minimize or prevent damage to the welded portion due to external impact. The second current collecting plate 50 according to the embodiment of the present invention has a structure in which stress is concentrated at the coupling portion between the peripheral portion 51 and the terminal coupling portion 53 when an external impact is applied, but since this coupling portion is not a portion where a weld is formed for coupling between parts, it is possible to prevent product defects caused by damage to the welded portion due to external impact.

前記第２集電板５０は、周縁部５１から内側に延在して端子結合部５３と連結される繋ぎ部５４をさらに含み得る。前記繋ぎ部５４は、少なくともその一部が第２タブ結合部５２と比べてその幅がより狭く形成され得る。この場合、前記繋ぎ部５４で電気抵抗が増加して繋ぎ部５４を通じて電流が流れるとき、他の部位と比べて大きい抵抗が発生することで、過電流の発生時に繋ぎ部５４の一部が破断して過電流を遮断することができる。前記繋ぎ部５４は、このような過電流遮断機能を考慮してその幅が適切な水準に調節され得る。 The second current collecting plate 50 may further include a connecting portion 54 extending inward from the peripheral portion 51 and connected to the terminal coupling portion 53. At least a portion of the connecting portion 54 may be formed to have a narrower width than the second tab coupling portion 52. In this case, when the electrical resistance increases in the connecting portion 54 and a current flows through the connecting portion 54, a larger resistance occurs than in other portions, so that when an overcurrent occurs, a portion of the connecting portion 54 breaks to cut off the overcurrent. The width of the connecting portion 54 may be adjusted to an appropriate level in consideration of such an overcurrent cut-off function.

前記繋ぎ部５４は、周縁部５１の内側面から端子結合部５３に向かってその幅が徐々に狭くなるテーパー部５４ａを備え得る。前記テーパー部５４ａが備えられる場合、繋ぎ部５４と周縁部５１との連結部位で部品の剛性が向上する。 The connecting portion 54 may have a tapered portion 54a whose width gradually narrows from the inner surface of the peripheral portion 51 toward the terminal coupling portion 53. When the tapered portion 54a is provided, the rigidity of the part is improved at the connection portion between the connecting portion 54 and the peripheral portion 51.

前記第２タブ結合部５２は、複数個備えられ得る。複数の前記第２タブ結合部５２は、周縁部５１の延在方向に沿って互いに同じ間隔で配置され得る。それぞれの前記第２タブ結合部５２の延在長さは互いに同一であり得る。前記端子結合部５３は、複数の前記第２タブ結合部５２によって囲まれるように配置され得る。前記繋ぎ部５４は、隣接した一対の第２タブ結合部５２の間に位置し得る。この場合、前記繋ぎ部５４から周縁部５１の延在方向に沿って一対の第２タブ結合部５２の一方までの距離は、繋ぎ部５４から周縁部５１の延在方向に沿って一対の第２タブ結合部５２の他方までの距離と同一であり得る。 The second tab coupling portions 52 may be provided in a plurality. The second tab coupling portions 52 may be arranged at equal intervals from one another along the extension direction of the peripheral portion 51. The extension lengths of the second tab coupling portions 52 may be the same as one another. The terminal coupling portion 53 may be arranged to be surrounded by the second tab coupling portions 52. The connecting portion 54 may be located between a pair of adjacent second tab coupling portions 52. In this case, the distance from the connecting portion 54 to one of the pair of second tab coupling portions 52 along the extension direction of the peripheral portion 51 may be the same as the distance from the connecting portion 54 to the other of the pair of second tab coupling portions 52 along the extension direction of the peripheral portion 51.

前記繋ぎ部５４は、複数個備えられ得る。複数の繋ぎ部５４はそれぞれ、隣接した一対の第２タブ結合部５２の間に配置され得る。複数の前記繋ぎ部５４は、周縁部５１の延在方向に沿って互いに等間隔で配置され得る。 A plurality of the connecting portions 54 may be provided. Each of the plurality of connecting portions 54 may be disposed between a pair of adjacent second tab connecting portions 52. The plurality of connecting portions 54 may be disposed at equal intervals from each other along the extension direction of the peripheral portion 51.

上述したように、第２タブ結合部５２及び／又は繋ぎ部５４が複数個備えられる場合、第２タブ結合部５２同士の距離及び／又は繋ぎ部５４同士の距離及び／又は第２タブ結合部５２と繋ぎ部５４との間の距離が一定に形成されれば、第２タブ結合部５２から繋ぎ部５４に向かう電流又は繋ぎ部５４から第２タブ結合部５２に向かう電流の流れが円滑に形成される。 As described above, when a plurality of second tab connection parts 52 and/or connecting parts 54 are provided, if the distance between the second tab connection parts 52 and/or the distance between the connecting parts 54 and/or the distance between the second tab connection parts 52 and the connecting parts 54 are constant, a current flow from the second tab connection parts 52 to the connecting parts 54 or from the connecting parts 54 to the second tab connection parts 52 can be smoothly formed.

図２５及び図２６を参照すると、前記繋ぎ部５４は、繋ぎ部５４の幅を部分的に狭めて形成した切欠部Ｎを備え得る。前記切欠部Ｎが備えられる場合、切欠部Ｎが形成された領域における電気抵抗が増加することで、過電流の発生時に迅速な電流遮断が可能になる。 25 and 26, the connecting portion 54 may have a notch N formed by partially narrowing the width of the connecting portion 54. When the notch N is provided, the electrical resistance in the area where the notch N is formed increases, making it possible to quickly cut off the current when an overcurrent occurs.

前記繋ぎ部５４がテーパー部５４ａを備える場合において、前記切欠部Ｎは端子結合部５３よりもテーパー部５４ａにさらに近く位置し得る。この場合、徐々にその幅が狭くなるテーパー部５４ａの構造によって発熱量の多い領域に隣接して切欠部Ｎが位置することで、さらに迅速な過電流遮断が可能になる。 When the connecting portion 54 has a tapered portion 54a, the notch N can be located closer to the tapered portion 54a than the terminal connecting portion 53. In this case, the tapered portion 54a has a gradually narrowing width, so that the notch N is located adjacent to an area that generates a large amount of heat, enabling even more rapid interruption of overcurrent.

図１７～図１９及び図２１を参照すると、前記バッテリー端子６０は、導電性を有する金属材料からなり、第２集電板５０の端子結合部５３と結合される。前記バッテリー端子６０は、バッテリーハウジング２０の開放部の反対側に位置する閉鎖部を貫通するように構成され得る。本発明の実施形態による円筒形バッテリー１が絶縁体Ｓを備える場合、バッテリー端子６０は、絶縁体Ｓを通過して第２集電板５０の端子結合部５３と結合するように構成される。 Referring to Figs. 17 to 19 and 21, the battery terminal 60 is made of a conductive metal material and is coupled to the terminal coupling portion 53 of the second current collector 50. The battery terminal 60 may be configured to pass through a closed portion located on the opposite side of the open portion of the battery housing 20. When the cylindrical battery 1 according to the embodiment of the present invention includes an insulator S, the battery terminal 60 is configured to pass through the insulator S and couple with the terminal coupling portion 53 of the second current collector 50.

このように前記バッテリー端子６０は、第２集電板５０を通じて電極組立体３００の第２電極タブ１２と電気的に接続され、これにより第２極性を有する。したがって、前記バッテリー端子６０は、本発明の実施形態による円筒形バッテリー１の第２電極端子として機能することができる。また、本発明の一形態による円筒形バッテリー１において、第１極性を有するバッテリーハウジング２０の閉鎖部側に形成される略扁平な面が第１電極端子Ｔ１として機能することができる。図１７を参照すると、本発明の実施形態による円筒形バッテリー１の第２電極端子Ｔ２及び第１電極端子Ｔ１それぞれにバスバーＵが連結されている。前記第２電極端子Ｔ２及び第１電極端子Ｔ１のそれぞれにおいて、バスバーＵとの結合のための十分な結合面積を確保するため、第２電極端子Ｔ２のうちバッテリーハウジング２０の外側に露出した領域の幅Ｄ１は、第１電極端子Ｔ１、すなわちバッテリーハウジング２０の上面の幅Ｄ２に対して約１０％～６０％に設定され得る。 As described above, the battery terminal 60 is electrically connected to the second electrode tab 12 of the electrode assembly 300 through the second current collecting plate 50, and thus has the second polarity. Therefore, the battery terminal 60 can function as the second electrode terminal of the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention. In addition, in the cylindrical battery 1 according to one embodiment of the present invention, a substantially flat surface formed on the closed side of the battery housing 20 having the first polarity can function as the first electrode terminal T1. Referring to FIG. 17, a bus bar U is connected to each of the second electrode terminal T2 and the first electrode terminal T1 of the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention. In order to secure a sufficient coupling area for coupling with the bus bar U in each of the second electrode terminal T2 and the first electrode terminal T1, the width D1 of the region exposed to the outside of the battery housing 20 may be set to about 10% to 60% of the width D2 of the first electrode terminal T1, i.e., the upper surface of the battery housing 20.

図１８、図１９、及び図２１を参照すると、前記絶縁体Ｓは、第２集電板５０とバッテリーハウジング２０の内側面との間に備えられ得る。前記絶縁体Ｓは、第２集電板５０とバッテリーハウジング２０との接触を防止する。絶縁体Ｓは、第２集電板５０の上面及び電極組立体３００の上端の周縁部を覆う。これにより、電極組立体３００の外周側無地部が反対極性を有するバッテリーハウジング２０の内側面と接触して短絡を起こすことを防止することができる。前記絶縁体Ｓは、電極組立体３００の外周面の上端とバッテリーハウジング２０の内側面との間にも介在され得る。これは、前記バッテリーハウジング２０の閉鎖部に向かって延在した第２電極タブ１２とバッテリーハウジング２０の内周面との接触を防止するためである。 18, 19, and 21, the insulator S may be provided between the second current collecting plate 50 and the inner surface of the battery housing 20. The insulator S prevents contact between the second current collecting plate 50 and the battery housing 20. The insulator S covers the upper surface of the second current collecting plate 50 and the periphery of the upper end of the electrode assembly 300. This prevents the outer uncoated portion of the electrode assembly 300 from contacting the inner surface of the battery housing 20 having the opposite polarity, causing a short circuit. The insulator S may also be interposed between the upper end of the outer periphery of the electrode assembly 300 and the inner surface of the battery housing 20. This is to prevent contact between the second electrode tab 12 extending toward the closing portion of the battery housing 20 and the inner surface of the battery housing 20.

本発明の実施形態による円筒形バッテリー１が絶縁体Ｓを備える場合、バッテリー端子６０は絶縁体Ｓを通過して第２集電板５０に結合される。このようにバッテリー端子６０を通過させるため、前記絶縁体Ｓは第２集電板５０の端子結合部５３と対応する位置に形成される開口を備え得る。 When the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention includes an insulator S, the battery terminal 60 passes through the insulator S and is coupled to the second current collector 50. In order to allow the battery terminal 60 to pass through, the insulator S may include an opening formed at a position corresponding to the terminal coupling portion 53 of the second current collector 50.

図１７を参照すると、前記第１集電板３０は、電極組立体３００の下部に結合され得る。前記第１集電板３０は、導電性を有する金属材料からなり、第１電極タブ１１と結合される。また、前記第１集電板３０は、バッテリーハウジング２０と電気的に接続される。前記第１集電板３０は、その周縁領域がバッテリーハウジング２０の内側面とシーリングガスケットＧ１との間に介在されて固定され得る。この場合、前記第１集電板３０は、バッテリーハウジング２０のビーディング部２１によって形成される載置面上に溶接され得る。 Referring to FIG. 17, the first current collecting plate 30 may be coupled to the lower part of the electrode assembly 300. The first current collecting plate 30 is made of a conductive metal material and is coupled to the first electrode tab 11. The first current collecting plate 30 is also electrically connected to the battery housing 20. The first current collecting plate 30 may be fixed with its peripheral region interposed between the inner surface of the battery housing 20 and a sealing gasket G1. In this case, the first current collecting plate 30 may be welded onto the mounting surface formed by the beading portion 21 of the battery housing 20.

図２０を参照すると、前記第１集電板３０は、第１電極タブ１１の端部が第１集電板３０と平行な方向に折り曲げられて形成された結合面上に結合され得る。前記第１電極タブ１１の折曲方向は、例えば電極組立体３００の巻取中心孔Ｈ１に向かう方向であり得る。前記第１電極タブ１１がこのように折り曲げられた形態を有する場合、第１電極タブ１１が占める空間が減少してエネルギー密度を向上させることができる。また、前記第１電極タブ１１と第１集電板３０との結合力の向上及び抵抗減少の効果を奏することができる。 Referring to FIG. 20, the first current collecting plate 30 may be coupled to a coupling surface formed by bending an end of the first electrode tab 11 in a direction parallel to the first current collecting plate 30. The bending direction of the first electrode tab 11 may be, for example, a direction toward the winding center hole H1 of the electrode assembly 300. When the first electrode tab 11 has such a bent shape, the space occupied by the first electrode tab 11 is reduced, thereby improving the energy density. In addition, the effect of improving the coupling force between the first electrode tab 11 and the first current collecting plate 30 and reducing the resistance can be achieved.

好ましくは、円筒形バッテリーセルは、例えばフォームファクタの比（円筒型バッテリーセルの直径を高さで除した値、すなわち高さ（Ｈ）対比直径（Φ）の比で定義される）が約０．４よりも大きい円筒形バッテリーセルであり得る。 Preferably, the cylindrical battery cell may be, for example, a cylindrical battery cell having a form factor ratio (defined as the diameter divided by the height of the cylindrical battery cell, i.e., the ratio of height (H) to diameter (Φ)) of greater than about 0.4.

ここで、フォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）とは、円筒形バッテリーの直径及び高さを示す値を意味する。本発明の一実施形態による円筒形バッテリーは、例えば４６１１０バッテリー、４８７５０バッテリー、４８１１０バッテリー、４８８００バッテリー、４６８００バッテリーであり得る。フォームファクタを示す数値において、前方の二桁はバッテリーの直径を示し、その次の二桁はバッテリーの高さを示し、最後の数字０はバッテリーの断面が円形であることを示す。 Here, the form factor refers to a value indicating the diameter and height of a cylindrical battery. A cylindrical battery according to an embodiment of the present invention may be, for example, a 46110 battery, a 48750 battery, a 48110 battery, a 48800 battery, or a 46800 battery. In the numerical value indicating the form factor, the first two digits indicate the diameter of the battery, the next two digits indicate the height of the battery, and the last digit 0 indicates that the cross section of the battery is circular.

本発明の一実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４６ｍｍであり、高さが約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比が約０．５１８である円筒形バッテリーであり得る。 The battery according to one embodiment of the present invention may be a cylindrical battery having a generally cylindrical shape with a diameter of about 46 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of about 0.518.

他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４８ｍｍであり、高さが約７５ｍｍであり、フォームファクタの比が約０．６４０である円筒形バッテリーであり得る。 In another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 48 mm, a height of about 75 mm, and a form factor ratio of about 0.640.

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４８ｍｍであり、高さが約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比が約０．５１８である円筒形バッテリーであり得る。 In yet another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 48 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of about 0.518.

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４８ｍｍであり、高さが約８０ｍｍであり、フォームファクタの比が約０．６００である円筒形バッテリーであり得る。 In yet another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 48 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of about 0.600.

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４６ｍｍであり、高さが約８０ｍｍであり、フォームファクタの比が約０．５７５である円筒形バッテリーであり得る。 In yet another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 46 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of about 0.575.

従来、フォームファクタの比が約０．４以下であるバッテリーが用いられている。すなわち、従来は、例えば１８６５０バッテリー、２１７００バッテリーなどが用いられている。１８６５０バッテリーの場合、直径が約１８ｍｍであり、高さが約６５ｍｍであり、フォームファクタの比が約０．２７７である。２１７００バッテリーの場合、直径が約２１ｍｍであり、高さが約７０ｍｍであり、フォームファクタの比が約０．３００である。 Conventionally, batteries with a form factor ratio of approximately 0.4 or less have been used. That is, conventionally, for example, 18650 batteries, 21700 batteries, etc. have been used. In the case of an 18650 battery, the diameter is approximately 18 mm, the height is approximately 65 mm, and the form factor ratio is approximately 0.277. In the case of a 21700 battery, the diameter is approximately 21 mm, the height is approximately 70 mm, and the form factor ratio is approximately 0.300.

図２９を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３は、上述したような本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１を含む。図示の便宜上、電気的接続のためのバスバー、冷却ユニット、電力端子などの部品は示されていない。 Referring to FIG. 29, a battery pack 3 according to an embodiment of the present invention includes a cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention as described above. For convenience of illustration, components such as bus bars for electrical connections, a cooling unit, and power terminals are not shown.

図３０を参照すると、本発明の一実施形態による自動車５は、例えば電気自動車、ハイブリッド自動車又はプラグインハイブリッド自動車であり得、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３を含む。前記自動車５は、四輪自動車及び二輪自動車を含む。前記自動車５は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３から電力の供給を受けて動作する。 Referring to FIG. 30, an automobile 5 according to an embodiment of the present invention may be, for example, an electric automobile, a hybrid automobile, or a plug-in hybrid automobile, and includes a battery pack 3 according to an embodiment of the present invention. The automobile 5 includes a four-wheeled automobile and a two-wheeled automobile. The automobile 5 operates by receiving a supply of power from the battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施例による円筒形バッテリーに使用される正極活物質の実施形態について説明する。 Below, we will explain an embodiment of the positive electrode active material used in a cylindrical battery according to one embodiment of the present invention.

実施形態において、「一次粒子」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターン分析機を用いて５，０００倍～２０，０００倍の視野で観察したとき、外観上粒界が存在しない粒子単位を意味する。「一次粒子の平均粒径」は、ＳＥＭ又はＥＢＳＤのイメージで観察される一次粒子の粒径を測定した後、計算されたこれらの算術平均値を意味する。 In the embodiment, "primary particles" refers to particle units that do not appear to have grain boundaries when observed at a magnification of 5,000 to 20,000 times using a scanning electron microscope (SEM) or an electron backscatter diffraction (EBSD) pattern analyzer. "Average particle size of primary particles" refers to the arithmetic average value calculated after measuring the particle sizes of primary particles observed in an SEM or EBSD image.

「二次粒子」とは、複数個の一次粒子が凝集して形成された粒子である。本発明においては、一次粒子が数十～数百個凝集して形成される従来の二次粒子と区別するため、１０個以下の一次粒子が凝集した二次粒子を疑似単粒子と称することにする。 "Secondary particles" are particles formed by the aggregation of multiple primary particles. In the present invention, secondary particles formed by the aggregation of 10 or less primary particles are referred to as pseudo-single particles to distinguish them from conventional secondary particles formed by the aggregation of tens to hundreds of primary particles.

本発明において「比表面積」は、ＢＥＴ法によって測定したものであって、具体的には日本ベル社製のＢｅｌｓｏｒｐ－ｍｉｎｉ ＩＩを用いて液体窒素温度（７７Ｋ）下での窒素ガス吸着量から算出され得る。 In the present invention, the "specific surface area" is measured by the BET method, and specifically, can be calculated from the amount of nitrogen gas adsorbed at liquid nitrogen temperature (77K) using a Belsorp-mini II manufactured by Belsorp Japan.

本発明において「Ｄｍｉｎ」、「Ｄ５０」及び「Ｄｍａｘ」は、レーザー回折法を用いて測定された正極活物質の体積累積分布の粒度値である。具体的には、Ｄｍｉｎは体積累積分布における最小粒子サイズであり、Ｄ５０は体積累積量が５０％であるときの粒子サイズであり、Ｄｍａｘは体積累積分布における最大粒子サイズである。正極活物質が単粒子である場合、Ｄ５０は一次粒子の平均粒径を意味する。また、正極活物質が疑似単粒子である場合、Ｄ５０は一次粒子が凝集して形成された粒子の平均粒径を意味する。 In the present invention, " Dmin ", " D50 " and " Dmax " are particle size values of the volume cumulative distribution of the positive electrode active material measured by a laser diffraction method. Specifically, Dmin is the minimum particle size in the volume cumulative distribution, D50 is the particle size when the volume cumulative amount is 50%, and Dmax is the maximum particle size in the volume cumulative distribution. When the positive electrode active material is a single particle, D50 means the average particle size of the primary particles. Also, when the positive electrode active material is a pseudo-single particle, D50 means the average particle size of particles formed by agglomeration of the primary particles.

前記体積累積分布の粒度値は、例えば、正極活物質を分散媒中に分散させた後、市販のレーザー回折粒度測定装置（例えば、マイクロトラック社製のＭＴ３０００）に導入し、約２８ｋＨｚの超音波を出力６０Ｗで照射した後、体積累積粒度分布グラフを得て測定し得る。 The particle size value of the volume cumulative distribution can be measured, for example, by dispersing the positive electrode active material in a dispersion medium, introducing it into a commercially available laser diffraction particle size measuring device (e.g., MT3000 manufactured by Microtrac), irradiating it with ultrasonic waves of about 28 kHz at an output of 60 W, and then obtaining a volume cumulative particle size distribution graph.

本発明において「本質的にＡからなる（ｃｏｎｓｉｓｔ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ Ａ）」とは、Ａ成分と本発明の基本的且つ新規な特徴に実質的に影響を及ぼすことのない言及されていない任意の成分とを含むことを意味する。本発明の基本的且つ新規な特徴は、電池製造時の粒子割れを最小化すること、このような粒子割れによって発生するガスを最小化すること、及び内部クラックの発生を最小化することのうちの少なくとも一つを含む。当技術分野の通常の技術者であれば、このような特性の物質的影響を認知可能である。 In the present invention, "consist essentially of A" means including component A and any unmentioned components that do not substantially affect the basic and novel features of the present invention. The basic and novel features of the present invention include at least one of minimizing particle cracking during battery manufacture, minimizing gas generation due to such particle cracking, and minimizing the occurrence of internal cracks. A person of ordinary skill in the art would be able to recognize the material effects of such characteristics.

本発明者らは、高い容量を実現しながらも安全性に優れた電気化学素子用正極及びそれを含む電気化学素子を開発するために研究を重ねた結果、正極活物質として１個の一次粒子からなる単粒子又は１０個以下の一次粒子の凝集体である疑似単粒子形態の正極活物質を単独で使用する場合、大型円筒形バッテリーの安全性を画期的に向上できることを確認した。 The inventors conducted extensive research to develop a positive electrode for electrochemical devices that achieves high capacity while also being safe, and an electrochemical device including the same, and as a result, they confirmed that the safety of large cylindrical batteries can be dramatically improved when a single particle consisting of one primary particle or a pseudo-single particle positive electrode active material, which is an aggregate of 10 or less primary particles, is used alone as the positive electrode active material.

一形態によれば、正極は、正極集電体、及び前記正極集電体の少なくとも一側面上に形成された正極活物質層を含み、前記正極活物質層は正極活物質を含み得、選択的には導電材及び／又はバインダーを含み得る。 According to one embodiment, the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on at least one side of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material layer may include a positive electrode active material, and may optionally include a conductive material and/or a binder.

正極は、長いシート状の正極集電体の少なくとも一面又は両面に正極活物質層が形成された構造であり得、前記正極活物質層は正極活物質及びバインダーを含み得る。 The positive electrode may have a structure in which a positive electrode active material layer is formed on at least one or both sides of a long sheet-like positive electrode current collector, and the positive electrode active material layer may include a positive electrode active material and a binder.

具体的には、前記正極は長いシート状の正極集電体の一面又は両面に、正極活物質、導電材及びバインダーをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、イソプロピルアルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、アセトン、水などのような溶媒に分散させて製造した正極スラリーを塗布し、乾燥工程を経て正極スラリーの溶媒を除去した後、圧延する方法で製造され得る。一方、前記正極スラリーの塗布時に正極集電体の一部領域、例えば正極集電体の一端部に正極スラリーを塗布しない方法で、無地部（非コーティング部）を含む正極を製造し得る。 Specifically, the positive electrode may be manufactured by applying a positive electrode slurry, which is prepared by dispersing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder in a solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water, etc., to one or both sides of a long sheet-shaped positive electrode collector, and then removing the solvent of the positive electrode slurry through a drying process, followed by rolling. Meanwhile, a positive electrode including a plain portion (non-coated portion) may be manufactured by not applying the positive electrode slurry to a portion of the positive electrode collector, for example, one end of the positive electrode collector, when applying the positive electrode slurry.

他の形態において、前記正極活物質は単粒子系活物質粒子を含む。一実施形態において、前記単粒子系活物質粒子は、前記正極活物質１００ｗｔ％に対して９０ｗｔ％以上、９５ｗｔ％以上、９８ｗｔ％以上、又は９９ｗｔ％以上で含まれ得る。具体的な実施形態において、前記正極活物質は前記単粒子系活物質粒子のみから構成され得る。 In another embodiment, the positive electrode active material includes single-particle active material particles. In one embodiment, the single-particle active material particles may be included at 90 wt% or more, 95 wt% or more, 98 wt% or more, or 99 wt% or more relative to 100 wt% of the positive electrode active material. In a specific embodiment, the positive electrode active material may be composed only of the single-particle active material particles.

本明細書において、前記単粒子系活物質粒子は単粒子、疑似単粒子、又はこれら両方をすべて含むものを称する。前記単粒子は１個の一次粒子からなる粒子であり、前記疑似単粒子は１０個以下の一次粒子の凝集体である。 In this specification, the single particle active material particles refer to single particles, pseudo-single particles, or both. The single particles are particles consisting of one primary particle, and the pseudo-single particles are aggregates of 10 or less primary particles.

従来、リチウムバッテリーの正極活物質としては、数十～数百個の一次粒子が凝集した球状の二次粒子を一般に使用している。しかし、このように多くの一次粒子が凝集した二次粒子形態の正極活物質の場合、正極製造時の圧延工程で一次粒子が離れ落ちて粒子割れが発生し易く、充放電過程で粒子内部にクラックが発生するという問題がある。正極活物質の粒子割れや粒子内部のクラックが発生する場合、電解液との接触面積が増加するため、電解液との副反応によるガス発生が増加するという問題がある。円筒形バッテリーの内部でガス発生が増加すれば、電池内圧が増加して電池が爆発する危険性がある。特に、円筒形バッテリーの体積を増やす場合、体積増加によって電池内部の活物質量が増加し、これによってガス発生量も著しく増加するため、電池の発火及び／又は爆発の危険性がさらに大きくなる。 Conventionally, the positive electrode active material of a lithium battery generally uses spherical secondary particles formed by agglomeration of tens to hundreds of primary particles. However, in the case of a positive electrode active material in the form of secondary particles formed by agglomeration of many primary particles, there is a problem that the primary particles are easily broken during the rolling process in the manufacture of the positive electrode, and cracks are generated inside the particles during charging and discharging. When the positive electrode active material breaks or cracks occur inside the particles, the contact area with the electrolyte increases, and gas generation due to a side reaction with the electrolyte increases. If gas generation increases inside a cylindrical battery, the internal pressure of the battery increases, and there is a risk of the battery exploding. In particular, when the volume of a cylindrical battery is increased, the amount of active material inside the battery increases due to the increase in volume, and the amount of gas generation also increases significantly, further increasing the risk of the battery catching fire and/or exploding.

一方、１個の一次粒子からなる単粒子又は１０個以下の一次粒子が凝集した疑似単粒子形態の単粒子系活物質粒子は、一次粒子が数十～数百個凝集している従来の二次粒子形態の正極活物質に比べて粒子強度が高いため、圧延時の粒子割れが殆ど発生しない。また、単粒子系活物質粒子の場合、粒子を構成する一次粒子の個数が少ないため、充放電時に一次粒子の体積膨張、収縮による変化が少なく、これによって粒子内部のクラック発生も著しく減少する。 On the other hand, single particle active material particles consisting of one primary particle or pseudo single particle form consisting of an aggregation of 10 or less primary particles have higher particle strength than conventional positive electrode active material in secondary particle form consisting of an aggregation of tens to hundreds of primary particles, so particle cracking hardly occurs during rolling. Also, in the case of single particle active material particles, since the number of primary particles that make up the particle is small, there is little change due to the volume expansion and contraction of the primary particles during charging and discharging, and this significantly reduces the occurrence of cracks inside the particles.

したがって、本発明の一実施例によるように単粒子系活物質粒子を使用する場合、粒子割れ及び内部クラックの発生によるガス発生量を著しく減少させることができる。これにより、大型円筒形バッテリーに適用される場合、優れた安全性を実現することができる。 Therefore, when using single particle active material particles as in one embodiment of the present invention, the amount of gas generated due to particle breakage and internal cracks can be significantly reduced. As a result, excellent safety can be achieved when applied to large cylindrical batteries.

一方、前記単粒子及び／又は疑似単粒子は、正極に含まれる全体正極活物質の重量を基準にして９５ｗｔ％～１００ｗｔ％、好ましくは９８ｗｔ％～１００ｗｔ％、より好ましくは９９ｗｔ％～１００ｗｔ％、さらに好ましくは１００ｗｔ％の量で含まれることが好ましい。 On the other hand, the single particles and/or pseudo-single particles are preferably contained in an amount of 95 wt% to 100 wt%, preferably 98 wt% to 100 wt%, more preferably 99 wt% to 100 wt%, and even more preferably 100 wt%, based on the weight of the total positive electrode active material contained in the positive electrode.

単粒子及び／又は疑似単粒子の含量が上記の範囲を満足すると、大型電池への適用時に十分な安全性が得られる。二次粒子形態の正極活物質が全体正極活物質中に５ｗｔ％を超える量で含まれる場合、電極の製造及び充放電時に二次粒子から発生する微粉によって電解液との副反応が増加して、ガス発生を抑制する効果が低下し、これにより大型電池への適用時に安定性を改善する効果が低下するためである。 When the content of the single particles and/or pseudo-single particles is within the above range, sufficient safety is obtained when applied to large batteries. If the secondary particle type positive electrode active material is contained in an amount exceeding 5 wt% of the total positive electrode active material, the fine powder generated from the secondary particles during the manufacture and charging/discharging of the electrode increases side reactions with the electrolyte, reducing the effect of suppressing gas generation, and therefore reducing the effect of improving stability when applied to large batteries.

一方、本発明の一実施例による単粒子及び／又は疑似単粒子を含む正極活物質は、Ｄｍｉｎが１．０μｍ以上、１．１μｍ以上、１．１５μｍ以上、１．２μｍ以上、１．２５μｍ以上、１．３μｍ以上、又は１．５μｍ以上であり得る。正極活物質のＤｍｉｎが１．０μｍ未満であると、正極の圧延工程で線圧が増加して粒子割れが発生し易く、熱安定性が低下して大型円筒形電池への適用時に熱安定性を十分に確保することができない。 Meanwhile, the cathode active material including the single particles and/or quasi-single particles according to an embodiment of the present invention may have a Dmin of 1.0 μm or more, 1.1 μm or more, 1.15 μm or more, 1.2 μm or more, 1.25 μm or more, 1.3 μm or more, or 1.5 μm or more. If the Dmin of the cathode active material is less than 1.0 μm, the linear pressure increases during the rolling process of the cathode, which makes it easy for particle cracks to occur, and the thermal stability decreases, making it difficult to ensure sufficient thermal stability when applied to a large cylindrical battery.

一方、抵抗及び出力特性を考慮すると、前記正極活物質のＤｍｉｎは３μｍ以下、２．５μｍ以下、又は２μｍ以下であり得る。Ｄｍｉｎが大き過ぎれば、粒子内のリチウムイオン拡散距離が増加して抵抗及び出力特性が低下するおそれがある。 Meanwhile, in consideration of resistance and output characteristics, the Dmin of the positive electrode active material may be 3 μm or less, 2.5 μm or less, or 2 μm or less. If Dmin is too large, the lithium ion diffusion distance within the particles may increase, resulting in a decrease in resistance and output characteristics.

例えば、前記正極活物質のＤｍｉｎは１．０μｍ～３μｍ、１．０μｍ～２．５μｍ、又は１．３μｍ～２．０μｍであり得る。 For example, the D min of the positive electrode active material can be from 1.0 μm to 3 μm, from 1.0 μm to 2.5 μm, or from 1.3 μm to 2.0 μm.

一方、前記正極活物質は、Ｄ５０が５μｍ以下、４μｍ以下、又は３μｍ以下であり得、例えば０．５μｍ～５μｍ、好ましくは１μｍ～５μｍ、より好ましくは２μｍ～５μｍであり得る。 Meanwhile, the positive electrode active material may have a D 50 of 5 μm or less, 4 μm or less, or 3 μm or less, for example, 0.5 μm to 5 μm, preferably 1 μm to 5 μm, and more preferably 2 μm to 5 μm.

単粒子及び／又は疑似単粒子形態の正極活物質は、粒子の内部においてリチウムイオンの拡散経路になる一次粒子同士の間の界面が少ないため、二次粒子形態の正極活物質よりもリチウム移動性が低下し、これにより抵抗が増加するという問題がある。このような抵抗の増加は粒子の大きさが大きくなるほどもっと酷くなり、抵抗が増加すれば容量及び出力特性が悪影響を及ぼす。したがって、正極活物質のＤ５０を５μｍ以下に調節することで、正極活物質の粒子内部でのリチウムイオン拡散距離を最小化することによって抵抗増加を抑制することができる。 A positive electrode active material in the form of a single particle and/or a pseudo single particle has a problem that the lithium mobility is lower than that of a positive electrode active material in the form of a secondary particle because there are fewer interfaces between primary particles that serve as diffusion paths for lithium ions inside the particles, and therefore the resistance increases. The increase in resistance becomes more severe as the particle size increases, and the increase in resistance has a negative effect on capacity and output characteristics. Therefore, by controlling the D50 of the positive electrode active material to 5 μm or less, the lithium ion diffusion distance inside the particles of the positive electrode active material can be minimized, thereby suppressing the increase in resistance.

また、前記正極活物質は、Ｄｍａｘが１２μｍ～１７μｍ、好ましくは１２μｍ～１６μｍ、より好ましくは１２μｍ～１５μｍであり得る。正極活物質のＤｍａｘが上記の範囲を満足すると、抵抗特性及び容量特性にさらに優れる。正極活物質のＤｍａｘが大き過ぎる場合は、単粒子同士の間で凝集が発生した場合であって、凝集した粒子内部でのリチウム移動経路が長くなってリチウム移動性が低下し、これにより抵抗が増加するおそれがある。一方、正極活物質のＤｍａｘが小さ過ぎる場合は、過度な解砕が行われた場合であって、過度な解砕によってＤｍｉｎが１μｍ未満に小さくなり得るため、圧延時の粒子割れが誘発されて熱安定性が低下するおそれがある。 In addition, the positive electrode active material may have a D max of 12 μm to 17 μm, preferably 12 μm to 16 μm, more preferably 12 μm to 15 μm. When the D max of the positive electrode active material satisfies the above range, the resistance characteristics and capacity characteristics are more excellent. When the D max of the positive electrode active material is too large, aggregation occurs between single particles, and the lithium migration path inside the aggregated particles becomes longer, which may decrease the lithium mobility and increase the resistance. On the other hand, when the D max of the positive electrode active material is too small, excessive crushing is performed, and the D min may be reduced to less than 1 μm due to excessive crushing, which may induce particle cracking during rolling and decrease the thermal stability.

一方、前記正極活物質は、下記の数式１で表される粒度分布（ＰＳＤ）が３以下、好ましくは２～３、より好ましくは２．３～３であり得る。 Meanwhile, the positive electrode active material may have a particle size distribution (PSD) represented by the following formula 1 of 3 or less, preferably 2 to 3, and more preferably 2.3 to 3.

［数式１］
粒度分布（ＰＳＤ）＝（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／Ｄ５０
正極活物質が上記のような粒度分布を有すると、正極の電極密度を適切に維持でき、粒子割れ及び抵抗増加を効果的に抑制することができる。 [Formula 1]
Particle size distribution (PSD) = (D max - D min )/D 50
When the positive electrode active material has the above particle size distribution, the electrode density of the positive electrode can be appropriately maintained, and particle cracking and an increase in resistance can be effectively suppressed.

一方、前記正極活物質は、一次粒子の平均粒径が５μｍ以下、４μｍ以下、３μｍ以下、又は２μｍ以下であり得、例えば０．５μｍ～５μｍ、好ましくは１μｍ～５μｍ、より好ましくは２μｍ～５μｍであり得る。一次粒子の平均粒径が上記の範囲を満足する場合、電気化学的特性に優れた単粒子及び／又は疑似単粒子形態の正極活物質を形成可能である。一次粒子の平均粒径が小さ過ぎると、正極活物質を形成する一次粒子の凝集個数が多くなって、圧延時の粒子割れ発生を抑制する効果が低下するおそれがある。また、一次粒子の平均粒径が大き過ぎると、一次粒子内部でのリチウム拡散経路が長くなって抵抗が増加し、出力特性が低下するおそれがある。 On the other hand, the positive electrode active material may have an average particle size of 5 μm or less, 4 μm or less, 3 μm or less, or 2 μm or less, for example, 0.5 μm to 5 μm, preferably 1 μm to 5 μm, and more preferably 2 μm to 5 μm. When the average particle size of the primary particles satisfies the above range, it is possible to form a positive electrode active material in the form of a single particle and/or a pseudo-single particle having excellent electrochemical properties. If the average particle size of the primary particles is too small, the number of agglomerates of the primary particles forming the positive electrode active material increases, which may reduce the effect of suppressing particle cracking during rolling. In addition, if the average particle size of the primary particles is too large, the lithium diffusion path inside the primary particles may become longer, increasing the resistance and reducing the output characteristics.

本発明の一実施例において、前記正極活物質は、ユニモーダル（ｕｎｉｍｏｄａｌ）粒度分布を有することが好ましい。従来は、正極活物質層の電極密度を向上させるため、平均粒径の大きい大粒径正極活物質と平均粒径の小さい小粒径正極活物質とを混合して使用するバイモーダル（ｂｉｍｏｄａｌ）正極活物質が多く使用されている。しかし、単粒子又は疑似単粒子形態の正極活物質の場合、粒径が増加すればリチウム移動経路が長くなって抵抗が著しく増加するため、大粒径粒子を混合して使用する場合、容量及び出力特性が低下する問題が生じるおそれがある。したがって、本発明ではユニモーダル分布を有する正極活物質を使用することで、抵抗増加を最小化できるようにした。 In one embodiment of the present invention, the positive electrode active material preferably has a unimodal particle size distribution. Conventionally, in order to improve the electrode density of the positive electrode active material layer, bimodal positive electrode active materials have been widely used, which use a mixture of a large particle size positive electrode active material with a large average particle size and a small particle size positive electrode active material with a small average particle size. However, in the case of a positive electrode active material in the form of a single particle or pseudo single particle, as the particle size increases, the lithium migration path becomes longer and the resistance increases significantly, so that when large particle size particles are mixed, there is a risk of a problem of a decrease in capacity and output characteristics. Therefore, in the present invention, a positive electrode active material having a unimodal distribution is used to minimize the increase in resistance.

一方、前記正極活物質は、リチウムニッケル系酸化物を含むものであり得、具体的には、遷移金属の全体モル数を基準にしてＮｉを８０モル％以上で含むリチウムニッケル系酸化物を含むものであり得る。好ましくは、前記リチウムニッケル系酸化物は、Ｎｉを８０モル％以上１００モル％未満、８２モル％以上１００モル％未満、又は８３モル％以上１００モル％未満で含み得る。上記のようにＮｉ含量が高いリチウムニッケル系酸化物を使用する場合、高い容量を実現することができる。 Meanwhile, the positive electrode active material may include a lithium nickel-based oxide, specifically, a lithium nickel-based oxide containing 80 mol% or more of Ni based on the total moles of transition metals. Preferably, the lithium nickel-based oxide may contain 80 mol% or more and less than 100 mol%, 82 mol% or more and less than 100 mol%, or 83 mol% or more and less than 100 mol% of Ni. When a lithium nickel-based oxide with a high Ni content is used as described above, a high capacity can be achieved.

より具体的には、前記正極活物質は、下記の化学式１で表されるリチウムニッケル系酸化物を含むものであり得る。 More specifically, the positive electrode active material may include a lithium nickel-based oxide represented by the following chemical formula 1:

［化学式１］
ＬｉａＮｉｂＣｏｃＭ１ ｄＭ２ ｅＯ２
化学式１において、前記Ｍ１はＭｎ、Ａｌ又はこれらの組み合わせであり得、好ましくはＭｎ、又はＭｎ及びＡｌであり得る。 [Chemical formula 1]
Li a Ni b Co c M 1 d M 2 e O 2
In Formula 1, M1 may be Mn, Al or a combination thereof, and preferably Mn, or Mn and Al.

前記Ｍ２は、Ｚｒ、Ｗ、Ｙ、Ｂａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｔａ及びＮｂからなる群より選択される１種以上であり、好ましくはＺｒ、Ｙ、Ｍｇ及びＴｉからなる群より選択された１種以上であり得、より好ましくはＺｒ、Ｙ又はこれらの組み合わせであり得る。Ｍ２元素は必須に含まれるものではないが、適切な量で含まれる場合、焼成時の粒子成長を促進するか、又は、結晶構造の安定性を向上させる役割を果たすことができる。 The M2 may be at least one selected from the group consisting of Zr, W, Y, Ba, Ca, Ti, Mg, Ta and Nb, preferably at least one selected from the group consisting of Zr, Y, Mg and Ti, more preferably Zr, Y or a combination thereof. The M2 element is not essential, but when included in an appropriate amount, it can play a role in promoting particle growth during firing or improving the stability of the crystal structure.

前記ａは、リチウムニッケル系酸化物内のリチウムモル比を示し、０．８≦ａ≦１．２、０．８５≦ａ≦１．１５、又は０．９≦ａ≦１．２であり得る。リチウムのモル比が上記の範囲を満足すると、リチウムニッケル系酸化物の結晶構造を安定的に形成可能である。 The a represents the lithium molar ratio in the lithium nickel-based oxide, and may be 0.8≦a≦1.2, 0.85≦a≦1.15, or 0.9≦a≦1.2. When the lithium molar ratio satisfies the above range, the crystal structure of the lithium nickel-based oxide can be stably formed.

前記ｂは、リチウムニッケル系酸化物においてリチウムを除いた全体金属中のニッケルのモル比を示し、０．８≦ｂ＜１、０．８２≦ｂ＜１、０．８３≦ｂ＜１、０．８５≦ｂ＜１、０．８８≦ｂ＜１、又は０．９０≦ｂ＜１であり得る。ニッケルのモル比が上記の範囲を満足すると、高いエネルギー密度を示して高容量を実現可能である。 The b represents the molar ratio of nickel in all metals excluding lithium in the lithium nickel-based oxide, and may be 0.8≦b<1, 0.82≦b<1, 0.83≦b<1, 0.85≦b<1, 0.88≦b<1, or 0.90≦b<1. When the nickel molar ratio satisfies the above range, a high energy density is exhibited and a high capacity can be achieved.

前記ｃは、リチウムニッケル系酸化物においてリチウムを除いた全体金属中のコバルトのモル比を示し、０＜ｃ＜０．２、０＜ｃ＜０．１８、０．０１≦ｃ≦０．１７、０．０１≦ｃ≦０．１５、０．０１≦ｃ≦０．１２、又は０．０１≦ｃ≦０．１０であり得る。コバルトのモル比が上記の範囲を満足すると、良好な抵抗特性及び出力特性を実現可能である。 The "c" indicates the molar ratio of cobalt in all metals excluding lithium in the lithium nickel-based oxide, and may be 0<c<0.2, 0<c<0.18, 0.01≦c≦0.17, 0.01≦c≦0.15, 0.01≦c≦0.12, or 0.01≦c≦0.10. When the molar ratio of cobalt satisfies the above range, good resistance characteristics and output characteristics can be realized.

前記ｄは、リチウムニッケル系酸化物においてリチウムを除いた全体金属中のＭ１元素のモル比を示し、０＜ｄ＜０．２、０＜ｄ＜０．１８、０．０１≦ｄ≦０．１７、０．０１≦ｄ≦０．１５、０．０１≦ｄ≦０．１２、又は０．０１≦ｄ≦０．１０であり得る。Ｍ１元素のモル比が上記の範囲を満足すると、正極活物質の構造安定性に優れる。 The d represents the molar ratio of M1 element in all metals except lithium in the lithium nickel-based oxide, and may be 0<d<0.2, 0<d<0.18, 0.01≦d≦0.17, 0.01≦d≦0.15, 0.01≦d≦0.12, or 0.01≦d≦0.10. When the molar ratio of M1 element satisfies the above range, the structural stability of the positive electrode active material is excellent.

前記ｅは、リチウムニッケル系酸化物においてリチウムを除いた全体金属中のＭ２元素のモル比を示し、０≦ｅ≦０．１又は０≦ｅ≦０．０５であり得る。 The e represents a molar ratio of the M2 element in all metals excluding lithium in the lithium nickel-based oxide, and may be 0≦e≦0.1 or 0≦e≦0.05.

一方、本発明の一実施例による正極活物質は、必要に応じて、前記リチウムニッケル系酸化物粒子の表面に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｂ、Ｆ、Ｐ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｉ及びＳからなる群より選択される１種以上のコーティング元素を含むコーティング層をさらに含み得る。好ましくは、前記コーティング元素はＡｌ、Ｂ、Ｃｏ、又はこれらの組み合わせであり得る。 Meanwhile, the positive electrode active material according to one embodiment of the present invention may further include a coating layer containing one or more coating elements selected from the group consisting of Al, Ti, W, B, F, P, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, Bi, Si, and S on the surface of the lithium nickel-based oxide particles, if necessary. Preferably, the coating element may be Al, B, Co, or a combination thereof.

リチウムニッケル系酸化物粒子の表面にコーティング層が存在する場合、コーティング層によって電解質とリチウムニッケル系酸化物との接触が抑制され、これにより電解質との副反応による遷移金属の溶出又はガス発生を減少させる効果が得られる。 When a coating layer is present on the surface of lithium nickel-based oxide particles, the coating layer suppresses contact between the electrolyte and the lithium nickel-based oxide, thereby reducing the elution of transition metals or gas generation due to side reactions with the electrolyte.

前記正極活物質は、正極活物質層の総重量に対して８０ｗｔ％～９９ｗｔ％、好ましくは８５ｗｔ％～９９ｗｔ％、より好ましくは９０ｗｔ％～９９ｗｔ％で含まれ得る。 The positive electrode active material may be contained in an amount of 80 wt% to 99 wt%, preferably 85 wt% to 99 wt%, and more preferably 90 wt% to 99 wt%, based on the total weight of the positive electrode active material layer.

一方、前記正極集電体としては、当技術分野で使用される多様な正極集電体が使用され得る。例えば、前記正極集電体としては、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、アルミニウムやステンレス鋼の表面に炭素、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものなどが使用され得る。前記正極集電体は、通常３μｍ～５００μｍの厚さを有し得、前記正極集電体の表面上に微細な凹凸を形成して正極活物質の接着力を高めてもよい。前記正極集電体は、例えばフィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態で使用され得る。 Meanwhile, various positive electrode current collectors used in the art may be used as the positive electrode current collector. For example, the positive electrode current collector may be stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. The positive electrode current collector may typically have a thickness of 3 μm to 500 μm, and fine irregularities may be formed on the surface of the positive electrode current collector to increase the adhesive strength of the positive electrode active material. The positive electrode current collector may be used in various forms, such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, nonwoven fabric, etc.

一方、本発明の一実施形態において、前記単粒子系活物質粒子の全部又は一部は、粒子の表面が導電性コーティング層で被覆されたコア－シェル（ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ）構造を有し得る。前記導電性コーティング層は粒子の少なくとも一部又は全部を被覆し得る。前記導電性コーティング層は導電性ナノ物質を含むものである。 Meanwhile, in one embodiment of the present invention, all or a portion of the single particle active material particles may have a core-shell structure in which the surface of the particle is coated with a conductive coating layer. The conductive coating layer may cover at least a portion or the entire particle. The conductive coating layer includes a conductive nanomaterial.

前記単粒子系活物質粒子の場合、従来の二次粒子形態の正極活物質に比べて抵抗が高く、導電材との接触面積が小さいため、電気伝導度が低下するという問題がある。電気伝導度を改善しようとして導電材を過量投入すると、正極スラリー内で凝集が発生して粘度が増加し、これによりコーティング性が低下する問題が発生する。したがって、円滑なコーティング性を実現するためには固形分の含量を減少させて正極スラリーの粘度を下げる必要があるが、正極スラリー内の固形分の含量が減少すれば活物質の含量が減少し、容量特性が低下する問題がある。本発明は、このような問題を解決するため、単粒子系活物質粒子の表面を導電性ナノ物質でコーティングすることで、正極スラリーに別途の導電材を添加しなくても、優れた電気伝導性を実現可能にした。 The single particle active material particles have a higher resistance and a smaller contact area with the conductive material than conventional positive electrode active materials in the form of secondary particles, resulting in a problem of reduced electrical conductivity. If an excessive amount of conductive material is added to improve electrical conductivity, aggregation occurs in the positive electrode slurry, increasing the viscosity, which leads to a problem of reduced coating properties. Therefore, in order to achieve smooth coating properties, it is necessary to reduce the solid content to reduce the viscosity of the positive electrode slurry, but if the solid content in the positive electrode slurry is reduced, the content of the active material is reduced, resulting in a problem of reduced capacity characteristics. To solve this problem, the present invention coats the surface of single particle active material particles with a conductive nanomaterial, making it possible to achieve excellent electrical conductivity without adding a separate conductive material to the positive electrode slurry.

本発明の実施形態において、前記単粒子系活物質粒子の表面に導電性ナノ物質をコーティングした正極活物質を適用する場合、前記正極活物質層は導電性コーティング層を除いた部分に導電材を使用しなくてもよい。このように正極スラリーの凝集を誘発する導電材を追加的に使用しなくてもよいため、正極スラリーの粘度が減少して固形分の含量が増加し、電極コーティングの工程性及び電極接着力が改善される効果を奏することができる。 In an embodiment of the present invention, when a positive electrode active material in which a conductive nano material is coated on the surface of the single-particle active material particles is used, the positive electrode active material layer does not need to use a conductive material in the portion other than the conductive coating layer. In this way, since there is no need to use an additional conductive material that induces agglomeration of the positive electrode slurry, the viscosity of the positive electrode slurry is reduced and the solid content is increased, thereby improving the processability of the electrode coating and the electrode adhesion.

本発明の一実施例において前記導電性ナノ物質は、粒子上に円滑にコーティングされるようにナノサイズの大きさを有し、導電性を有する物質であればよく、その種類は特に限定されない。例えば、前記導電性ナノ物質は、カーボンナノチューブ、カーボンナノ粒子などであり得る。 In one embodiment of the present invention, the conductive nano-material may be any material that has a nano-sized size so as to be smoothly coated on the particles and has conductivity, and the type of material is not particularly limited. For example, the conductive nano-material may be carbon nanotubes, carbon nanoparticles, etc.

前記導電性ナノ物質は多様な形態を有し得、例えば、球状、鱗片状、又は繊維状などであり得る。 The conductive nanomaterials may have a variety of shapes, such as spherical, scaly, or fibrous.

一方、前記導電性コーティング層は、コア部である単粒子系活物質粒子と導電性ナノ物質とを混合した後、熱処理する方法で形成され得る。このとき、前記混合は固相混合又は液相混合で行われ得る。 Meanwhile, the conductive coating layer can be formed by mixing the single-particle active material particles, which are the core part, with the conductive nano-material and then heat treating the mixture. In this case, the mixing can be performed by solid-phase mixing or liquid-phase mixing.

本発明の一実施形態において、前記正極活物質層は鱗片状黒鉛を含む。正極活物質として前記単粒子系活物質を使用するとき、正極活物質層が鱗片状黒鉛を含むと、正極活物質層を圧延する場合、前記鱗片状黒鉛が前記正極活物質に滑り効果を提供して電極の圧延特性が向上し、電極の空隙率を目標とするレベルまで下げることができる。これにより、本発明の一実施例による正極が適用されたバッテリーは安定性、初期抵抗特性、及び充放電効率が改善可能である。 In one embodiment of the present invention, the positive electrode active material layer includes flake graphite. When the positive electrode active material layer includes flake graphite in the case of using the single particle active material as the positive electrode active material, the flake graphite provides a slipping effect to the positive electrode active material when the positive electrode active material layer is rolled, improving the rolling characteristics of the electrode and reducing the porosity of the electrode to a target level. As a result, the stability, initial resistance characteristics, and charge/discharge efficiency of a battery using a positive electrode according to one embodiment of the present invention can be improved.

本発明の一実施形態において、前記鱗片状黒鉛は、前記正極活物質層１００ｗｔ％に対して０．１ｗｔ％～５ｗｔ％で含まれ得、好ましくは０．１ｗｔ％～３ｗｔ％で含まれ得る。 In one embodiment of the present invention, the flake graphite may be included in an amount of 0.1 wt% to 5 wt% relative to 100 wt% of the positive electrode active material layer, and preferably in an amount of 0.1 wt% to 3 wt%.

鱗片状黒鉛の含量が上記の範囲を満足すると、正極の圧延特性が改善されて優れた電極密度を実現することができる。鱗片状黒鉛の含量が少ないと圧延特性の改善効果が低く、過剰であればスラリー粘度の上昇及び相安定性の低下を誘発し得、導電材との結合によって電極均一性が低下し、抵抗が増加するおそれがある。 When the content of flake graphite is within the above range, the rolling characteristics of the positive electrode are improved, and excellent electrode density can be achieved. If the content of flake graphite is low, the effect of improving the rolling characteristics is low, and if it is excessive, it may induce an increase in the slurry viscosity and a decrease in phase stability, and the electrode uniformity may decrease due to bonding with the conductive material, resulting in an increase in resistance.

一方、本発明で使用される鱗片状黒鉛は、平均粒径が１μｍ～２０μｍ、好ましくは２μｍ～１０μｍ、より好ましくは３μｍ～５μｍであり得るが、これによって制限されることはない。鱗片状黒鉛が小さ過ぎれば、所望の空隙率を実現し難く、電流密度を下げて容量が低下するおそれがある。このとき、前記鱗片状黒鉛の平均粒径はレーザー回折方法（ＩＳＯ １３３２０）で測定され得る。 Meanwhile, the flake graphite used in the present invention may have an average particle size of 1 μm to 20 μm, preferably 2 μm to 10 μm, and more preferably 3 μm to 5 μm, but is not limited thereto. If the flake graphite is too small, it is difficult to achieve the desired porosity, and there is a risk that the current density will be lowered and the capacity will decrease. In this case, the average particle size of the flake graphite can be measured by a laser diffraction method (ISO 13320).

また、前記鱗片状黒鉛は、アスペクト比が０．１～５００、好ましくは１～１００、より好ましくは１～３０であり得る。鱗片状黒鉛のアスペクト比が上記の範囲を満足する場合、導電性を改善して電極抵抗を下げる効果を奏する。 The flake graphite may have an aspect ratio of 0.1 to 500, preferably 1 to 100, and more preferably 1 to 30. When the aspect ratio of the flake graphite satisfies the above range, it has the effect of improving electrical conductivity and reducing electrode resistance.

また、前記鱗片状黒鉛は、密度が２．０ｇ／ｃｍ３～２．５ｇ／ｃｍ３、好ましくは２．１ｇ／ｃｍ３～２．４ｇ／ｃｍ３、より好ましくは２．２ｇ／ｃｍ３～２．３ｇ／ｃｍ３であり得る。 The flake graphite may have a density of 2.0 g/cm 3 to 2.5 g/cm 3 , preferably 2.1 g/cm 3 to 2.4 g/cm 3 , and more preferably 2.2 g/cm 3 to 2.3 g/cm 3 .

一方、本発明の一実施例において、前記正極活物質層の空隙率は１５％～２３％、好ましくは１７％～２３％、より好ましくは１８％～２３％であり得る。正極活物質層の空隙率が上記の範囲を満足すると、電極密度が増加して優れた容量を実現することができ、抵抗が減少する。空隙率が低過ぎると、電解液含浸性が低下して電解液の未含浸によるリチウム析出が発生するおそれがあり、空隙率が高過ぎると、電極間の接触が良くなくて抵抗が増加し、エネルギー密度が減少して、容量改善の効果が低い。 Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the porosity of the positive electrode active material layer may be 15% to 23%, preferably 17% to 23%, and more preferably 18% to 23%. When the porosity of the positive electrode active material layer satisfies the above range, the electrode density increases, excellent capacity can be achieved, and resistance decreases. If the porosity is too low, the electrolyte impregnation property decreases, and lithium precipitation due to non-impregnation of the electrolyte may occur. If the porosity is too high, the contact between the electrodes is poor, resistance increases, energy density decreases, and the effect of capacity improvement is low.

前記正極活物質層の空隙率数値は、ｉ）前記正極活物質が単粒子系活物質粒子を含むこと、及びｉｉ）前記正極活物質に鱗片状黒鉛を添加することによって達成可能である。 The porosity value of the positive electrode active material layer can be achieved by i) the positive electrode active material including single-particle active material particles, and ii) adding flake graphite to the positive electrode active material.

正極活物質層のローディング量が比較的に高い高ローディング電極を実現する際に、本発明の一実施例によるように単粒子又は疑似単粒子形態の正極活物質を使用すると、従来の二次粒子形態の正極活物質に比べて圧延時の活物質の粒子割れが著しく減少し、正極集電体（Ａｌホイル）の損傷が減少するため、相対的に高い線圧で圧延可能になり、正極活物質層の空隙率が上記のような数値範囲まで減少してエネルギー密度を高めることができる。 When realizing a high-loading electrode with a relatively high loading amount of the positive electrode active material layer, by using a positive electrode active material in the form of a single particle or pseudo-single particle as in one embodiment of the present invention, particle cracking of the active material during rolling is significantly reduced compared to conventional positive electrode active materials in the form of secondary particles, and damage to the positive electrode current collector (Al foil) is reduced, making it possible to roll at a relatively high linear pressure, and the porosity of the positive electrode active material layer is reduced to the above-mentioned numerical range, thereby increasing the energy density.

また、本発明の一実施例によるように正極活物質層に鱗片状黒鉛が含まれると、圧延時に前記鱗片状黒鉛が滑り効果を提供し、前記正極活物質層の空隙を満たすことができるため、正極活物質層の空隙率が上記のような数値範囲まで減少し得る。 In addition, when flake graphite is included in the positive electrode active material layer as in one embodiment of the present invention, the flake graphite provides a slipping effect during rolling and can fill the voids in the positive electrode active material layer, so that the porosity of the positive electrode active material layer can be reduced to the above-mentioned numerical range.

また、前記正極は、ローディング量が５７０ｍｇ／２５ｃｍ２以上、好ましくは６００ｍｇ／２５ｃｍ２～８００ｇ／２５ｍ２、より好ましくは６００ｍｇ／２５ｃｍ２～７５０ｍｇ／２５ｃｍ２であり得る。具体的には、本発明の一実施例によるリチウム二次電池の場合、単粒子及び／又は疑似単粒子形態の正極活物質及び鱗片状黒鉛を適用することで電極の圧延特性が向上するため、前記正極のローディング量を比較的に高いレベルに確保でき、これによって高容量特性を実現することができる。 In addition, the positive electrode may have a loading of 570 mg/25 cm2 or more, preferably 600 mg/25 cm2 to 800 g/25 m2 , and more preferably 600 mg/25 cm2 to 750 mg/25 cm2 . Specifically, in the case of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the application of a positive electrode active material and flake graphite in the form of single particle and/or pseudo single particle improves the rolling characteristics of the electrode, so that the loading amount of the positive electrode can be secured at a relatively high level, thereby achieving high capacity characteristics.

本発明の一実施形態において、前記正極活物質層は導電材をさらに含み得る。前記導電材は、電極に導電性を付与するために使用されるものであって、バッテリーの内部で化学変化を引き起こさず電気伝導性を有するものであれば、特に制限なく使用可能である。具体的な例としては、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブなどの炭素系物質；銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉末又は金属繊維；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；又はポリフェニレン誘導体などの導電性高分子などが挙げられ、これらのうちの１種単独で又は２種以上の混合物が使用され得る。前記導電材は、通常、正極活物質層の総重量に対して１ｗｔ％～３０ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％～２０ｗｔ％、より好ましくは１ｗｔ％～１０ｗｔ％で含まれ得る。 In one embodiment of the present invention, the positive electrode active material layer may further include a conductive material. The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and may be used without any particular limitation as long as it does not cause a chemical change inside the battery and has electrical conductivity. Specific examples include graphite such as natural graphite and artificial graphite; carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, carbon fiber, and carbon nanotubes; metal powder or metal fiber such as copper, nickel, aluminum, and silver; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; or conductive polymers such as polyphenylene derivatives, and the like. One or a mixture of two or more of these may be used. The conductive material may be typically included in an amount of 1 wt% to 30 wt%, preferably 1 wt% to 20 wt%, and more preferably 1 wt% to 10 wt% based on the total weight of the positive electrode active material layer.

本発明の一実施例による具体的な一実施形態において、前記導電材はカーボンナノチューブを含み得る。 In a specific embodiment according to one embodiment of the present invention, the conductive material may include carbon nanotubes.

本発明の一実施形態において、前記正極活物質は、導電材として比表面積が高くて層数（ｗａｌｌ ｎｕｍｂｅｒ）が小さい多層カーボンナノチューブを含み得る。前記多層カーボンナノチューブは、導電材１００ｗｔ％に対して５０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以上又は９９ｗｔ％以上で含まれ得る。本発明の具体的な実施形態において、前記導電材は前記多層カーボンナノチューブのみから構成され得る。 In one embodiment of the present invention, the positive electrode active material may include, as a conductive material, multi-walled carbon nanotubes having a high specific surface area and a small wall number. The multi-walled carbon nanotubes may be included in an amount of 50 wt% or more, 70 wt% or more, 90 wt% or more, or 99 wt% or more relative to 100 wt% of the conductive material. In a specific embodiment of the present invention, the conductive material may be composed only of the multi-walled carbon nanotubes.

本発明の一実施例において、前記多層カーボンナノチューブは、３００ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇのＢＥＴ比表面積を有するものである。これを従来技術と区別するため、「新規ＣＮＴ」と称する。 In one embodiment of the present invention, the multi-walled carbon nanotubes have a BET specific surface area of 300 m 2 /g to 500 m 2 /g, and are referred to as "novel CNTs" to distinguish them from the prior art.

従来、一般に使用されているカーボンナノチューブ（従来ＣＮＴ）は、ＢＥＴ比表面積が３００ｍ２／ｇ未満である。本発明で使用される新規ＣＮＴ（図３１）と従来ＣＮＴ（図３２）との走査型電子顕微鏡イメージ及び物性を比較（図３３）すると、以下のようである。 Conventional carbon nanotubes (conventional CNTs) have a BET specific surface area of less than 300 m2 /g. The scanning electron microscope images and physical properties of the novel CNTs used in the present invention (FIG. 31) and conventional CNTs (FIG. 32) are compared (FIG. 33) as follows:

ＳＥＭイメージから分かるように、本発明の一実施例に適用される新規ＣＮＴは、バンドル型（ｂｕｎｄｌｅｄ ｔｙｐｅ）であって、多層（ｍｕｌｔｉ ｗａｌｌ）構造であるが、従来ＣＮＴと比べてＢＥＴが高く、層数及び直径が小さい。 As can be seen from the SEM image, the new CNTs applied in one embodiment of the present invention are of the bundled type and have a multi-wall structure, but have a higher BET and smaller number of walls and diameter than conventional CNTs.

二次粒子形態の正極活物質を使用する場合、従来ＣＮＴを０．４ｗｔ％～０．６ｗｔ％程度で使用しても十分な電気伝導性を実現できる。しかし、単粒子又は疑似単粒子形態の正極活物質の場合、従来の二次粒子形態の正極活物質に比べて抵抗が高く、導電材との接触面積が小さくて電気伝導度が低下するため、ＢＥＴ比表面積が３００ｍ２／ｇ未満の従来ＣＮＴを使用して十分な電気伝導性を実現するためには、導電材の含量が０．９ｗｔ％以上にならねばならない。 When using a secondary particle type positive electrode active material, sufficient electrical conductivity can be achieved even if conventional CNTs are used at about 0.4 wt% to 0.6 wt%. However, single particle or quasi-single particle type positive electrode active materials have higher resistance and a smaller contact area with the conductive material than conventional secondary particle type positive electrode active materials, resulting in reduced electrical conductivity. Therefore, in order to achieve sufficient electrical conductivity using conventional CNTs with a BET specific surface area of less than 300 m2 /g, the content of the conductive material must be 0.9 wt% or more.

図３４～図３７は、正極活物質として単粒子又は疑似単粒子を適用する場合、導電材の比率に応じた面抵抗及び高温寿命特性を示したグラフである。 Figures 34 to 37 are graphs showing the surface resistance and high-temperature life characteristics according to the ratio of conductive material when single particles or pseudo-single particles are used as the positive electrode active material.

グラフから、正極活物質として単粒子又は疑似単粒子を適用する場合、従来の二次粒子形態の正極活物質を適用する場合に比べて、導電材の使用量を増加させる必要があることが分かる。 The graph shows that when single particles or pseudo-single particles are used as the positive electrode active material, the amount of conductive material used must be increased compared to when a conventional positive electrode active material in the form of secondary particles is used.

しかし、カーボンナノチューブの含有量が０．９ｗｔ％以上に増加すれば、正極スラリー内で凝集が発生して粘度が増加し、これによりコーティング性が低下する。したがって、円滑なコーティング性を実現するためには、正極スラリー内の固形分含量を減少させて正極スラリーの粘度を下げなければならないが、正極スラリー内の固形分含量が減少すると活物質含量が減少して容量特性が低下するという問題がある。 However, if the carbon nanotube content is increased to 0.9 wt% or more, aggregation occurs in the positive electrode slurry, increasing the viscosity and resulting in poor coating properties. Therefore, in order to achieve smooth coating properties, the solid content in the positive electrode slurry must be reduced to lower the viscosity of the positive electrode slurry, but if the solid content in the positive electrode slurry is reduced, the active material content is reduced, resulting in poor capacity characteristics.

本発明者らはこのような問題を解決するために研究を重ねた結果、単粒子系活物質粒子である正極活物質とともに、導電材としてＢＥＴ比表面積が３００ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇであるカーボンナノチューブを適用する場合、相対的に少量のカーボンナノチューブだけでも十分な電気伝導性を確保でき、これによって正極スラリーの固形分含量を７０ｗｔ％～８０ｗｔ％程度に高く形成しても、スラリー粘度を低く維持できることを確認した。 The inventors conducted extensive research to solve these problems and found that when carbon nanotubes having a BET specific surface area of 300 m 2 /g to 500 m 2 /g are used as a conductive material together with a positive electrode active material, which is a single-particle active material particle, sufficient electrical conductivity can be ensured even with a relatively small amount of carbon nanotubes, and therefore the slurry viscosity can be maintained low even if the solid content of the positive electrode slurry is formed high at about 70 wt % to 80 wt %.

具体的には、本発明で使用される前記カーボンナノチューブは、ＢＥＴ比表面積が３００ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇ、好ましくは３００ｍ２／ｇ～４５０ｍ２／ｇである多層カーボンナノチューブであり得る。ＢＥＴ比表面積が上記の範囲を満足すると、少量のカーボンナノチューブだけでも十分な電気伝導性を確保することができる。 Specifically, the carbon nanotubes used in the present invention may be multi-walled carbon nanotubes having a BET specific surface area of 300 m 2 /g to 500 m 2 /g, preferably 300 m 2 /g to 450 m 2 /g. If the BET specific surface area falls within the above range, sufficient electrical conductivity can be ensured even with a small amount of carbon nanotubes.

また、前記カーボンナノチューブは、層数（ｗａｌｌ ｎｕｍｂｅｒ）が２～８、好ましくは２～６、より好ましくは３～６である多層カーボンナノチューブであり得る。 The carbon nanotubes may be multi-walled carbon nanotubes having a wall number of 2 to 8, preferably 2 to 6, and more preferably 3 to 6.

また、前記カーボンナノチューブは、直径が１ｎｍ～８ｎｍ、好ましくは３ｎｍ～８ｎｍ、より好ましくは３ｎｍ～６ｎｍであり得る。 The carbon nanotubes may have a diameter of 1 nm to 8 nm, preferably 3 nm to 8 nm, and more preferably 3 nm to 6 nm.

前記カーボンナノチューブは、正極活物質層の総重量に対して０．７ｗｔ％以下、好ましくは０．３ｗｔ％～０．７ｗｔ％、より好ましくは０．４ｗｔ％～０．６ｗｔ％で含まれ得る。カーボンナノチューブの含量が上記の範囲を満足すると、十分な電気伝導性を実現でき、正極スラリー内における固形分含量を高く維持できるため、正極活物質層内で正極活物質の含量を高く形成可能であり、これにより優れた容量特性を実現することができる。 The carbon nanotubes may be contained in an amount of 0.7 wt% or less, preferably 0.3 wt% to 0.7 wt%, and more preferably 0.4 wt% to 0.6 wt%, based on the total weight of the positive electrode active material layer. When the carbon nanotube content satisfies the above range, sufficient electrical conductivity can be achieved and the solid content in the positive electrode slurry can be maintained high, so that the positive electrode active material content in the positive electrode active material layer can be increased, thereby achieving excellent capacity characteristics.

図３８に示された表は、ＢＥＴ比表面積が３００ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇであるカーボンナノチューブ（新規ＣＮＴ）を適用した場合及びＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ未満のカーボンナノチューブ（従来ＣＮＴ）を適用した場合において、正極スラリーの固形分含量、粘度、ＭＰコーティング層における抵抗値、及びＭＰ界面層における抵抗値を比較したものである。表から、新規ＣＮＴを適用する場合、従来ＣＮＴに比べて正極スラリーの固形分含量が高い場合にもより低い粘度を示し、電気伝導性も優れることを確認できる。 38 compares the solid content, viscosity, resistance value in the MP coating layer, and resistance value in the MP interface layer of the positive electrode slurry when carbon nanotubes (new CNT) having a BET specific surface area of 300 m 2 / g to 500 m 2 /g are used, and when carbon nanotubes (conventional CNT) having a BET specific surface area of 200 m 2 /g or more and less than 300 m 2 /g are used. From the table, it can be seen that when the new CNT is used, the viscosity is lower and electrical conductivity is superior even when the solid content of the positive electrode slurry is high compared to the conventional CNT.

前記バインダーは、正極活物質粒子同士の付着及び正極活物質と正極集電体との接着力を向上させる役割を果たすものであって、具体的な例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＰＶＤＦ－ｃｏ－ＨＦＰ）、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン－ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、又はこれらの多様な共重合体などが挙げられ、これらのうちの１種単独又は２種以上の混合物が使用され得る。前記バインダーは、正極活物質層の総重量に対して１ｗｔ％～３０ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％～２０ｗｔ％、より好ましくは１ｗｔ％～１０ｗｔ％で含まれ得る。 The binder serves to improve the adhesion between the positive electrode active material particles and the adhesive strength between the positive electrode active material and the positive electrode current collector. Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber, and various copolymers thereof. One or more of these may be used alone or in combination. The binder may be included in an amount of 1 wt% to 30 wt%, preferably 1 wt% to 20 wt%, and more preferably 1 wt% to 10 wt%, based on the total weight of the positive electrode active material layer.

本発明の他の一実施形態は、前記正極を含む電極組立体、及びそれを含むバッテリーに関する。前記電極組立体は負極及び正極を含み、前記正極は上述したような構成的特徴を有する。 Another embodiment of the present invention relates to an electrode assembly including the positive electrode, and a battery including the same. The electrode assembly includes a negative electrode and a positive electrode, and the positive electrode has the structural characteristics as described above.

前記電極組立体は、例えば分離膜が負極と正極との間に介在された状態で積層されて積層型又は積層／折り畳み型の構造体を形成するか、又は、巻き取られてゼリーロール型の構造体を形成し得る。ゼリーロール型の構造体を形成したとき、負極と正極との接触を防止するため、外側に分離膜がさらに配置され得る。 The electrode assembly may be stacked, for example, with a separator interposed between the negative and positive electrodes to form a stacked or stacked/folded structure, or may be rolled up to form a jelly-roll structure. When a jelly-roll structure is formed, a separator may be further disposed on the outside to prevent contact between the negative and positive electrodes.

前記負極は、負極集電体、及び前記負極集電体の少なくとも一面上に形成された負極活物質層を含む。前記負極は、長いシート状の負極集電体の一面又は両面に負極活物質層が形成された構造であり得、前記負極活物質層は負極活物質、導電材及びバインダーを含み得る。 The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode current collector. The negative electrode may have a structure in which a negative electrode active material layer is formed on one or both surfaces of a long sheet-shaped negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer may include a negative electrode active material, a conductive material, and a binder.

具体的には、前記負極は長いシート状の負極集電体の一面又は両面に、負極活物質、導電材及びバインダーをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、イソプロピルアルコール、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、アセトン、水などのような溶媒に分散させて製造した負極スラリーを塗布し、乾燥工程を経て負極スラリーの溶媒を除去した後、圧延する方法で製造され得る。前記負極スラリーの塗布時に負極集電体の一部領域、例えば負極集電体の一端部に負極スラリーを塗布しない方法で、無地部を含む負極を製造し得る。 Specifically, the negative electrode may be manufactured by applying a negative electrode slurry, which is prepared by dispersing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder in a solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water, etc., to one or both sides of a long sheet-shaped negative electrode collector, and then removing the solvent of the negative electrode slurry through a drying process, followed by rolling. A negative electrode including a non-coated portion may be manufactured by not applying the negative electrode slurry to a portion of the negative electrode collector, for example, one end of the negative electrode collector, when applying the negative electrode slurry.

前記負極活物質としては、リチウムの可逆的な挿入（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）及び脱離（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）が可能な化合物が使用され得る。具体的な例としては、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛化炭素繊維、非晶質炭素などの炭素質材料；Ｓｉ、Ｓｉ－Ｍｅ合金（ここで、ＭｅはＡｌ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＮｉからなる群より選択される１種以上）、ＳｉＯｙ（ここで、０＜ｙ＜２）、Ｓｉ－Ｃ複合体などのようなシリコン系物質；リチウム金属薄膜；Ｓｎ、Ａｌなどのようにリチウムと合金化可能な金属物質；などが挙げられ、これらのうちのいずれか一つ又は二つ以上の混合物が使用され得る。 The negative electrode active material may be a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium. Specific examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, and amorphous carbon; silicon-based materials such as Si, Si-Me alloys (wherein Me is at least one selected from the group consisting of Al, Sn, Mg, Cu, Fe, Pb, Zn, Mn, Cr, Ti, and Ni), SiO y (wherein 0<y<2), and Si-C composites; lithium metal thin film; and metal materials capable of alloying with lithium such as Sn and Al; and any one or a mixture of two or more of these may be used.

本発明の一実施例において、前記負極はシリコン系負極活物質を含み得る。前記シリコン系負極活物質は、Ｓｉ、Ｓｉ－Ｍｅ合金（ここで、ＭｅはＡｌ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＮｉからなる群より選択される１種以上）、ＳｉＯｙ（ここで、０＜ｙ＜２）、Ｓｉ－Ｃ複合体、又はこれらの組み合わせであり得、好ましくはＳｉＯｙ（ここで、０＜ｙ＜２）であり得る。シリコン系負極活物質は高い理論容量を有するため、シリコン系負極活物質を含む場合、容量特性を向上させることができる。 In one embodiment of the present invention, the negative electrode may include a silicon-based negative electrode active material. The silicon-based negative electrode active material may be Si, a Si-Me alloy (wherein Me is at least one selected from the group consisting of Al, Sn, Mg, Cu, Fe, Pb, Zn, Mn, Cr, Ti, and Ni), SiO y (wherein 0<y<2), a Si-C composite, or a combination thereof, and is preferably SiO y (wherein 0<y<2). Since silicon-based negative electrode active materials have a high theoretical capacity, when a silicon-based negative electrode active material is included, the capacity characteristics can be improved.

前記シリコン系負極活物質は、Ｍｂ金属でドーピングされたものであり得、このとき、前記Ｍｂ金属は１族金属元素、２族金属元素であり得、具体的には、Ｌｉ、Ｍｇなどであり得る。具体的には、前記シリコン系負極活物質はＭｂ金属でドーピングされたＳｉ、ＳｉＯｙ（ここで、０＜ｙ＜２）、Ｓｉ－Ｃ複合体などであり得る。金属ドーピングされたシリコン系負極活物質の場合、ドーピング元素によって活物質容量は多少低下するが高い効率を有するため、高いエネルギー密度を実現することができる。 The silicon-based negative electrode active material may be doped with an Mb metal, and the Mb metal may be a Group 1 metal element or a Group 2 metal element, specifically, Li, Mg, etc. Specifically, the silicon-based negative electrode active material may be Si, SiO y (where 0<y<2), Si—C composite, etc., doped with an Mb metal. In the case of a metal-doped silicon-based negative electrode active material, although the active material capacity is somewhat reduced due to the doping element, it has high efficiency and can therefore achieve high energy density.

図５５は、シリコン系負極活物質と炭素系負極活物質との混合物を負極活物質として使用したバッテリーにおいて、シリコン系負極活物質の含量とシリコン系負極活物質のドーピング有無に応じたエネルギー密度の変化を示したグラフである。 Figure 55 is a graph showing the change in energy density depending on the content of silicon-based negative electrode active material and whether or not the silicon-based negative electrode active material is doped in a battery that uses a mixture of silicon-based negative electrode active material and carbon-based negative electrode active material as the negative electrode active material.

図５５において、低効率ＳｉＯは非ドーピングＳｉＯであり、超高効率ＳｉＯはＭｇ／ＬｉドーピングＳｉＯを意味する。図５５から、全体負極活物質中のシリコン系負極活物質の含量が増加するほどエネルギー密度が向上することが確認できる。また、シリコン系負極活物質中における、ドーピングされたシリコン系負極活物質の比率が増加するほど、エネルギー密度の改善効果がさらに優れることが確認できる。 In FIG. 55, low-efficiency SiO is undoped SiO, and ultra-high-efficiency SiO is Mg/Li-doped SiO. From FIG. 55, it can be seen that the energy density improves as the content of silicon-based negative electrode active material in the total negative electrode active material increases. It can also be seen that the energy density improvement effect becomes more excellent as the ratio of doped silicon-based negative electrode active material in the silicon-based negative electrode active material increases.

前記シリコン系負極活物質は、粒子の表面に炭素コーティング層をさらに含み得る。このとき、前記炭素コーティング量は、シリコン系負極活物質の全体重量を基準にして２０ｗｔ％以下、好ましくは１～２０ｗｔ％であり得る。前記炭素コーティング層は、乾式コーティング、湿式コーティング、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、原子層成長（ＡＬＤ）などの方式を通じて形成し得る。 The silicon-based negative electrode active material may further include a carbon coating layer on the surface of the particles. In this case, the amount of the carbon coating may be 20 wt% or less, preferably 1 to 20 wt%, based on the total weight of the silicon-based negative electrode active material. The carbon coating layer may be formed through methods such as dry coating, wet coating, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), atomic layer deposition (ALD), etc.

本発明の一実施形態において、前記シリコン系負極活物質は１，０００～４，０００ｍＡｈ／ｇの容量を有し得、初期効率が６０～９５％程度であり得る。 In one embodiment of the present invention, the silicon-based negative electrode active material may have a capacity of 1,000 to 4,000 mAh/g and an initial efficiency of about 60 to 95%.

本発明の他の実施形態において、前記シリコン系負極活物質のＤ５０は３μｍ～８μｍであり得、Ｄｍｉｎ～Ｄｍａｘは０．５μｍ～３０μｍの範囲に含まれ得る。 In another embodiment of the present invention, the silicon-based negative active material may have a D 50 of 3 μm to 8 μm, and a D min to D max of 0.5 μm to 30 μm.

前記負極は、必要に応じて、負極活物質として炭素系負極活物質をさらに含み得る。前記炭素系負極活物質は、例えば人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛化炭素繊維、非晶質炭素、軟質炭素（ｓｏｆｔ ｃａｒｂｏｎ）、硬質炭素（ｈａｒｄ ｃａｒｂｏｎ）などであり得るが、これらに限定されることはない。 The negative electrode may further include a carbon-based negative electrode active material as a negative electrode active material, if necessary. The carbon-based negative electrode active material may be, for example, artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, amorphous carbon, soft carbon, hard carbon, etc., but is not limited thereto.

負極活物質としてシリコン系負極活物質と炭素系負極活物質との混合物を使用する場合、前記シリコン系負極活物質と炭素系負極活物質との混合比は重量比率で１：９９～２０：８０、好ましくは１：９９～１５：８５、より好ましくは１：９９～１０：９０であり得る。 When a mixture of a silicon-based negative electrode active material and a carbon-based negative electrode active material is used as the negative electrode active material, the mixing ratio of the silicon-based negative electrode active material to the carbon-based negative electrode active material may be 1:99 to 20:80 by weight, preferably 1:99 to 15:85, and more preferably 1:99 to 10:90.

前記負極活物質は、負極活物質層の総重量に対して８０ｗｔ％～９９ｗｔ％、好ましくは８５ｗｔ％～９９ｗｔ％、より好ましくは９０ｗｔ％～９９ｗｔ％で含まれ得る。 The negative electrode active material may be contained in an amount of 80 wt% to 99 wt%, preferably 85 wt% to 99 wt%, and more preferably 90 wt% to 99 wt%, based on the total weight of the negative electrode active material layer.

必要に応じて、前記負極活物質は、リチウム金属、及びＳｎ、Ａｌなどのようにリチウムと合金化可能な金属物質から選択された１種以上をさらに含み得る。 If necessary, the negative electrode active material may further include one or more selected from lithium metal and metal materials that can be alloyed with lithium, such as Sn, Al, etc.

前記負極集電体としては、当技術分野で一般に使用される負極集電体が使用され得、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレス鋼の表面に炭素、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したもの、アルミニウム－カドミウム合金などが使用され得る。前記負極集電体は、通常３μｍ～５００μｍの厚さを有し得、正極集電体と同様に、前記集電体の表面に微細な凹凸を形成して負極活物質の結合力を強化させてもよい。例えば、負極集電体は、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体など多様な形態で使用され得る。 The negative electrode current collector may be a negative electrode current collector commonly used in the art, such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, or aluminum-cadmium alloy. The negative electrode current collector may typically have a thickness of 3 μm to 500 μm, and like the positive electrode current collector, the surface of the current collector may be formed with fine irregularities to strengthen the binding force of the negative electrode active material. For example, the negative electrode current collector may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, nonwoven fabric, etc.

前記導電材は、負極に導電性を付与するために使用されるものであって、バッテリーの内部で化学変化を引き起こさず電気伝導性を有するものであれば、特に制限なく使用可能である。具体的な導電材の例としては、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブなどの炭素系物質；銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉末又は金属繊維；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；又はポリフェニレン誘導体などの導電性高分子などが挙げられ、これらのうちの１種単独で又は２種以上の混合物が使用され得る。前記導電材は、通常、負極活物質層の総重量に対して１ｗｔ％～３０ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％～２０ｗｔ％、より好ましくは１ｗｔ％～１０ｗｔ％で含まれ得る。 The conductive material is used to impart conductivity to the negative electrode, and can be used without any particular restrictions as long as it does not cause a chemical change inside the battery and has electrical conductivity. Specific examples of conductive materials include graphite such as natural graphite and artificial graphite; carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, carbon fiber, and carbon nanotubes; metal powder or metal fiber such as copper, nickel, aluminum, and silver; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; or conductive polymers such as polyphenylene derivatives. One of these may be used alone or a mixture of two or more of them may be used. The conductive material may usually be contained in an amount of 1 wt% to 30 wt%, preferably 1 wt% to 20 wt%, and more preferably 1 wt% to 10 wt% based on the total weight of the negative electrode active material layer.

前記バインダーは、負極活物質粒子同士の付着及び負極活物質と負極集電体との接着力を向上させる役割を果たす。具体的なバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＰＶＤＦ－ｃｏ－ＨＦＰ）、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン－ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、又はこれらの多様な共重合体などが挙げられ、これらのうちの１種単独又は２種以上の混合物が使用され得る。前記バインダーは、負極活物質層の総重量に対して１ｗｔ％～３０ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％～２０ｗｔ％、より好ましくは１ｗｔ％～１０ｗｔ％で含まれ得る。 The binder serves to improve the adhesion between the negative electrode active material particles and the adhesive strength between the negative electrode active material and the negative electrode current collector. Specific examples of binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber, and various copolymers thereof, and one or more of these may be used alone or in combination. The binder may be included in an amount of 1 wt% to 30 wt%, preferably 1 wt% to 20 wt%, and more preferably 1 wt% to 10 wt%, based on the total weight of the negative electrode active material layer.

前記電極組立体は分離膜をさらに含み、前記分離膜は負極と正極との間に介在される方式で電極組立体内に配置される。前記分離膜は、負極と正極とを分離し、リチウムイオンの移動通路を提供するものであって、通常リチウムバッテリーでセパレータとして使用されるものであれば特に制限なく使用可能である。 The electrode assembly further includes a separator, which is disposed within the electrode assembly in a manner interposed between the negative electrode and the positive electrode. The separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a path for lithium ions to move. Any separator typically used as a separator in lithium batteries can be used without any particular restrictions.

前記分離膜としては、多孔性高分子フィルム、例えばエチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、及びエチレン／メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子から製造した多孔性高分子フィルム、又は、これらの２層以上の積層構造体が使用され得る。また、通常の多孔性不織布、例えば高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布が使用されてもよい。また、耐熱性又は機械的強度の確保のため、セラミックス成分又は高分子物質が含まれたコーティングされた分離膜が使用されてもよい。 The separation membrane may be a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of a polyolefin polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene/butene copolymer, an ethylene/hexene copolymer, or an ethylene/methacrylate copolymer, or a laminate structure of two or more layers thereof. In addition, a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high-melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like, may be used. In order to ensure heat resistance or mechanical strength, a coated separation membrane containing a ceramic component or a polymeric substance may be used.

本発明のさらに他の一実施形態は、前記電極組立体を含むバッテリーに関する。前記バッテリーは、電池ケースに電極組立体及び電解液が一緒に収納されているものである。前記電池ケースとしては、パウチ型又は金属缶型などの当技術分野で通常使用されるものであれば、特に制限なく適切なものが選択され得る。 Yet another embodiment of the present invention relates to a battery including the electrode assembly. The battery has an electrode assembly and an electrolyte housed together in a battery case. The battery case may be of any suitable type, such as a pouch type or a metal can type, that is commonly used in the art, and may be selected without any particular limitation.

本発明で使用される電解質としては、リチウムバッテリーに使用可能な多様な電解質、例えば、有機系液体電解質、無機系液体電解質、固体高分子電解質、ゲル型高分子電解質、固体無機電解質、溶融型無機電解質などが使用され得、その種類が特に限定されることはない。 The electrolyte used in the present invention may be any of a variety of electrolytes that can be used in lithium batteries, such as organic liquid electrolytes, inorganic liquid electrolytes, solid polymer electrolytes, gel-type polymer electrolytes, solid inorganic electrolytes, and molten inorganic electrolytes, and is not particularly limited in type.

具体的には、前記電解質は有機溶媒及びリチウム塩を含み得る。 Specifically, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.

前記有機溶媒としては、電池の電気化学的反応に関与するイオンが移動可能な媒質の役割を果たせるものであれば、特に制限なく使用され得る。具体的には、前記有機溶媒としては、メチルアセテート、エチルアセテート、γ－ブチロラクトン、ε－カプロラクトンなどのエステル系溶媒；ジブチルエーテル又はテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒；シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒；ベンゼン、ベンゼン、フルオロベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒；ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）などのカーボネート系溶媒；エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒；Ｒ－ＣＮ（ＲはＣ２～Ｃ２０の直鎖状、分枝状又は環状構造の炭化水素基であり、二重結合芳香環又はエーテル結合を含み得る）などのニトリル類；ジメチルホルムアミドなどのアミド類；１，３－ジオキソランなどのジオキソラン類；又はスルホラン類などが使用され得る。中でも、カーボネート系溶媒が好ましく、電池の充放電性能を向上可能な高いイオン伝導度及び高誘電率を有する環状カーボネート（例えば、エチレンカーボネート又はプロピレンカーボネートなど）と、低粘度の線状カーボネート系化合物（例えば、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート又はジエチルカーボネートなど）との混合物がより好ましい。 The organic solvent may be used without particular restriction as long as it can act as a medium through which the ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, examples of the organic solvent that can be used include ester-based solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; ether-based solvents such as dibutyl ether and tetrahydrofuran; ketone-based solvents such as cyclohexanone; aromatic hydrocarbon-based solvents such as benzene, benzene, and fluorobenzene; carbonate-based solvents such as dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), ethyl methyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), and propylene carbonate (PC); alcohol-based solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; nitriles such as R-CN (R is a C2 to C20 linear, branched, or cyclic hydrocarbon group that may contain a double-bonded aromatic ring or an ether bond); amides such as dimethylformamide; dioxolanes such as 1,3-dioxolane; or sulfolanes. Among these, carbonate-based solvents are preferred, and mixtures of cyclic carbonates (e.g., ethylene carbonate or propylene carbonate) that have high ionic conductivity and high dielectric constant and can improve the charge/discharge performance of the battery, and low-viscosity linear carbonate compounds (e.g., ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, etc.) are more preferred.

前記リチウム塩は、リチウムバッテリーで使用されるリチウムイオンを提供可能な化合物であれば、特に制限なく使用され得る。具体的には、前記リチウム塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＯ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ３）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣｌ、ＬｉＩ、又はＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２などが使用され得る。前記リチウム塩の濃度は、０．１～５．０Ｍ、好ましくは０．１Ｍ～３．０Ｍ範囲内であり得る。リチウム塩の濃度が上記の範囲に含まれれば、電解質が適切な伝導度及び粘度を有するため、優れた電解質性能を示し、リチウムイオンが効果的に移動可能である。 The lithium salt may be used without any particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in a lithium battery. Specifically, the lithium salt may be LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiCl, LiI, or LiB(C 2 O 4 ) 2 . The concentration of the lithium salt may be within a range of 0.1 to 5.0 M, preferably 0.1 to 3.0 M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, and therefore exhibits excellent electrolyte performance and allows lithium ions to migrate effectively.

前記電解質には、上述した電解質構成成分の外にも、電池寿命特性の向上、電池容量減少の抑制、電池の放電容量向上などを目的として添加剤をさらに含み得る。例えば、前記添加剤としては、ジフルオロエチレンカーボネートなどのようなハロアルキレンカーボネート系化合物、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ－グライム（ｇｌｙｍｅ）、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ－置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ－置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２－メトキシエタノール、又は三塩化アルミニウムなどを単独で又は混合して使用し得るが、これらに限定されることはない。前記添加剤は、電解質の総重量に対して０．１ｗｔ％～１０ｗｔ％、好ましくは０．１ｗｔ％～５ｗｔ％で含まれ得る。 In addition to the electrolyte components described above, the electrolyte may further contain additives for the purpose of improving battery life characteristics, suppressing the decrease in battery capacity, and improving the discharge capacity of the battery. For example, the additives may be haloalkylene carbonate compounds such as difluoroethylene carbonate, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ethers, ethylenediamine, n-glyme, hexamethylphosphoric triamide, nitrobenzene derivatives, sulfur, quinoneimine dyes, N-substituted oxazolidinones, N,N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, or aluminum trichloride, which may be used alone or in combination, but are not limited thereto. The additives may be included in an amount of 0.1 wt % to 10 wt %, preferably 0.1 wt % to 5 wt %, based on the total weight of the electrolyte.

本発明のさらに他の実施形態において、前記正極は、隣接領域よりも正極活物質のローディング量が少ないローディング減少部を含み得る。正極がこのような構造を有すると、リチウム析出の心配なく、正極活物質部の区間を増加させることができる。これにより、電極組立体のエネルギー密度を向上させることができる。 In yet another embodiment of the present invention, the positive electrode may include a loading reduction portion in which the loading amount of positive electrode active material is less than that of an adjacent region. When the positive electrode has such a structure, the section of the positive electrode active material portion can be increased without worrying about lithium precipitation. This can improve the energy density of the electrode assembly.

近年、高いエネルギー密度の実現及びコスト節減のため、バッテリーのサイズを増加させる方向で開発が進んでいる。バッテリーのサイズに応じてエネルギーが増加するほど、バッテリー当たりの抵抗は減少しなければならない。抵抗の減少のため、電極に電極タブを付着する方式ではなく、電極の集電体を電極タブとして活用する方式を使用可能である。このとき、電極集電体上に電極スラリーを塗布する電極製造工程の特性上、負極スラリーが塗布された負極活物質部と負極集電体との境界部分にローディング量が減少する部分が発生する。Ｎ／Ｐ比を考慮すると、前記ローディング量が減少する部分と対面する正極活物質部に金属リチウムが析出するおそれがある。ここで、Ｎ／Ｐ比とは、負極の面積及び質量当たりの容量に基づいて算出した負極の容量を、正極の面積及び質量当たりの容量に基づいて得た正極の容量で除した値であるが、一般に１以上の値を有する。すなわち、負極の容量をより大きく製作する。参考までに、Ｎ／Ｐ比が１にならないと、充放電時に金属リチウムが析出し易く、これは高率充放電時に電池の安全性を急激に劣化させる原因になる。換言すると、Ｎ／Ｐ比は電池の安全性及び容量に多大な影響を及ぼす。このように金属リチウムの析出危険のため、負極のローディング量が減少する部分と対面する正極部分に正極活物質部を位置させることができない。これはバッテリーのエネルギー密度を高められなくする原因になる。そこで本発明は、正極活物質部の区間を増やしてエネルギー密度を改善した。 In recent years, development has been progressing in the direction of increasing the size of batteries to achieve high energy density and reduce costs. As the energy increases according to the size of the battery, the resistance per battery must decrease. In order to reduce the resistance, a method of using the electrode collector as an electrode tab can be used instead of a method of attaching an electrode tab to the electrode. At this time, due to the characteristics of the electrode manufacturing process in which electrode slurry is applied to the electrode collector, a portion where the loading amount decreases occurs at the boundary between the negative electrode active material part where the negative electrode slurry is applied and the negative electrode current collector. Considering the N/P ratio, there is a risk of metallic lithium being precipitated at the positive electrode active material part facing the portion where the loading amount decreases. Here, the N/P ratio is a value obtained by dividing the capacity of the negative electrode calculated based on the capacity per area and mass of the negative electrode by the capacity of the positive electrode obtained based on the capacity per area and mass of the positive electrode, and generally has a value of 1 or more. In other words, the capacity of the negative electrode is made larger. For reference, if the N/P ratio is not 1, metallic lithium is likely to precipitate during charging and discharging, which causes the safety of the battery to rapidly deteriorate during high-rate charging and discharging. In other words, the N/P ratio has a significant impact on the safety and capacity of the battery. Due to the risk of metallic lithium precipitation, the positive electrode active material section cannot be positioned in the positive electrode section facing the portion of the negative electrode where the loading amount is reduced. This makes it impossible to increase the energy density of the battery. Therefore, the present invention improves the energy density by increasing the section of the positive electrode active material section.

図４３は本発明の一実施形態による電極組立体を示した図であり、図４４は図４３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 Figure 43 shows an electrode assembly according to one embodiment of the present invention, and Figure 44 is a cross-sectional view taken along line A-A' in Figure 43.

図４３及び図４４を参照すると、本発明の一実施形態による電極組立体３００は、負極４００、正極５００及び分離膜６００を含む。分離膜６００は、負極４００と正極５００との間に位置する。負極４００、正極５００及び分離膜６００が一緒に巻き取られてゼリーロール構造体３００Ｓを形成する。ここで、ゼリーロール構造体３００Ｓは、負極４００、正極５００及び分離膜６００が巻き取られて形成された構造物を称する。また、ゼリーロール構造体３００Ｓを形成したとき、負極４００と正極５００とが接することを防止するため、外側に分離膜６００がさらに配置されることが好ましい。 Referring to FIG. 43 and FIG. 44, an electrode assembly 300 according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode 400, a positive electrode 500, and a separator 600. The separator 600 is located between the negative electrode 400 and the positive electrode 500. The negative electrode 400, the positive electrode 500, and the separator 600 are wound together to form a jelly roll structure 300S. Here, the jelly roll structure 300S refers to a structure formed by winding the negative electrode 400, the positive electrode 500, and the separator 600. In addition, when the jelly roll structure 300S is formed, it is preferable that a separator 600 is further disposed on the outside to prevent the negative electrode 400 and the positive electrode 500 from contacting each other.

負極４００は、負極集電体４１０、及び負極集電体４１０上に負極活物質が塗布されて形成された負極活物質部４２０を含む。特に、図示されたように負極集電体４１０の両面ともに負極活物質が塗布されて負極活物質部４２０が形成され得る。また、負極集電体４１０において負極活物質が塗布されていない負極無地部４３０が第１方向ｄ１に延びる。負極無地部４３０は、巻き取られる負極４００の一端部に沿って延在される。また、負極無地部４３０は第１方向ｄ１に向かって分離膜６００よりも長く延在する。これにより、ゼリーロール構造体３００Ｓの第１方向の一端部には負極無地部４３０が露出し得る。 The negative electrode 400 includes a negative electrode current collector 410 and a negative electrode active material part 420 formed by applying a negative electrode active material on the negative electrode current collector 410. In particular, as shown in the figure, the negative electrode active material may be applied to both sides of the negative electrode current collector 410 to form the negative electrode active material part 420. In addition, the negative electrode uncoated part 430, which is not coated with the negative electrode active material, extends in the first direction d1 in the negative electrode current collector 410. The negative electrode uncoated part 430 extends along one end of the negative electrode 400 to be wound. In addition, the negative electrode uncoated part 430 extends longer than the separator 600 toward the first direction d1. As a result, the negative electrode uncoated part 430 may be exposed at one end of the jelly roll structure 300S in the first direction.

正極５００は、正極集電体５１０、及び正極集電体５１０上に正極活物質が塗布されて形成された正極活物質部５２０を含む。特に、図示されたように正極集電体５１０の両面ともに正極活物質が塗布されて正極活物質部５２０が形成され得る。また、正極集電体５１０において正極活物質が塗布されていない正極無地部５３０が第２方向ｄ２に延びる。正極無地部５３０は、巻き取られる正極５００の一端部に沿って延在される。また、正極無地部５３０は第２方向ｄ２に向かって分離膜６００よりも長く延在する。これにより、ゼリーロール構造体３００Ｓの第２方向の一端部には正極無地部５３０が露出し得る。 The positive electrode 500 includes a positive electrode collector 510 and a positive electrode active material part 520 formed by applying a positive electrode active material on the positive electrode collector 510. In particular, as shown in the figure, the positive electrode active material may be applied to both sides of the positive electrode collector 510 to form the positive electrode active material part 520. In addition, the positive electrode uncoated part 530, which is not coated with the positive electrode active material, extends in the second direction d2 in the positive electrode collector 510. The positive electrode uncoated part 530 extends along one end of the positive electrode 500 to be wound. In addition, the positive electrode uncoated part 530 extends longer than the separator 600 in the second direction d2. As a result, the positive electrode uncoated part 530 may be exposed at one end of the jelly roll structure 300S in the second direction.

ここで、第１方向ｄ１と第２方向ｄ２とは対向する方向である。また、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２は、ゼリーロール構造体３００Ｓの高さ方向と平行な方向であり得る。 Here, the first direction d1 and the second direction d2 are opposite directions. In addition, the first direction d1 and the second direction d2 may be parallel to the height direction of the jelly roll structure 300S.

本実施形態による電極組立体３００は、別途の電極タブを付着する形態ではなく、抵抗減少のために負極集電体４１０の負極無地部４３０及び正極集電体５１０の正極無地部５３０自体を電極タブとして活用する形態である。 The electrode assembly 300 according to this embodiment does not have a separate electrode tab attached, but rather uses the negative electrode uncoated portion 430 of the negative electrode collector 410 and the positive electrode uncoated portion 530 of the positive electrode collector 510 as electrode tabs to reduce resistance.

図示していないが、負極無地部４３０及び／又は正極無地部５３０は、上述した電極の無地部の構造を実質的に同様に備え得る。 Although not shown, the negative electrode uncoated portion 430 and/or the positive electrode uncoated portion 530 may have a substantially similar structure to the uncoated portions of the electrodes described above.

一実施形態において、正極活物質部５２０は、隣接領域よりも正極活物質のローディング量が少ないローディング減少部５００Ｄを含み、ローディング減少部５００Ｄは、正極５００の第１方向ｄ１の一端部に位置する。より具体的には、ローディング減少部５００Ｄは、第１方向ｄ１に向かって前記正極活物質のローディング量が徐々に減少し得る。 In one embodiment, the positive electrode active material unit 520 includes a loading reduction unit 500D having a smaller loading amount of positive electrode active material than an adjacent region, and the loading reduction unit 500D is located at one end of the positive electrode 500 in the first direction d1. More specifically, the loading reduction unit 500D may gradually reduce the loading amount of the positive electrode active material toward the first direction d1.

ここで、ローディング量とは、単位面積当たりの活物質の塗布量を意味する。ローディング量が多い部分は、単位面積に多量の負極活物質又は正極活物質が塗布されて負極活物質部又は正極活物質部の厚さが相対的に厚くなり得る。ローディング量が少ない部分は、単位面積に少量の負極活物質又は正極活物質が塗布されて負極活物質部又は正極活物質部の厚さが相対的に薄くなり得る。 Here, the loading amount means the amount of active material applied per unit area. In areas with a large loading amount, a large amount of negative electrode active material or positive electrode active material is applied per unit area, so the thickness of the negative electrode active material part or positive electrode active material part may be relatively thick. In areas with a small loading amount, a small amount of negative electrode active material or positive electrode active material is applied per unit area, so the thickness of the negative electrode active material part or positive electrode active material part may be relatively thin.

活物質を含むスラリーを塗布して活物質部を形成するが、このような工程で無地部と活物質部との間には徐々にローディング量が減少する境界部が形成され得る。 The active material part is formed by applying a slurry containing the active material, and this process can result in the formation of a boundary part between the uncoated part and the active material part where the loading amount gradually decreases.

具体的には、負極活物質部４２０は、負極活物質部４２０と負極無地部４３０との間の境界を形成する負極境界部４２０Ｂを含み得る。負極境界部４２０Ｂは、負極無地部４３０が位置する方向に向かって徐々にローディング量が減少し得る。 Specifically, the negative electrode active material part 420 may include a negative electrode boundary part 420B that forms a boundary between the negative electrode active material part 420 and the negative electrode uncoated part 430. The negative electrode boundary part 420B may have a gradually decreasing loading amount toward the direction in which the negative electrode uncoated part 430 is located.

同様に、正極活物質部５２０は、正極活物質部５２０と正極無地部５３０との間の境界を形成する正極境界部５２０Ｂを含み得る。正極境界部５２０Ｂは、正極無地部５３０が位置する方向に向かって徐々にローディング量が減少し得る。 Similarly, the positive electrode active material part 520 may include a positive electrode boundary part 520B that forms a boundary between the positive electrode active material part 520 and the positive electrode uncoated part 530. The positive electrode boundary part 520B may have a gradually decreasing loading amount toward the direction in which the positive electrode uncoated part 530 is located.

このようにローディング量が徐々に減少する負極境界部４２０Ｂ及び正極境界部５２０Ｂは、活物質を含むスラリーを負極集電体４１０及び正極集電体５１０に塗布する過程で自然に発生する。 The negative electrode boundary portion 420B and the positive electrode boundary portion 520B, where the loading amount gradually decreases, occur naturally in the process of applying the slurry containing the active material to the negative electrode current collector 410 and the positive electrode current collector 510.

このとき、第２方向ｄ２と垂直な方向を基準にして、正極境界部５２０Ｂに対応する領域では正極活物質の量が負極活物質の量よりも少なくなる。これにより、Ｎ／Ｐ比が１よりも大きい値になるため、金属リチウムが析出する問題などが発生しない。 At this time, the amount of positive electrode active material is less than the amount of negative electrode active material in the region corresponding to the positive electrode boundary 520B, based on the direction perpendicular to the second direction d2. This results in an N/P ratio greater than 1, so problems such as the precipitation of metallic lithium do not occur.

しかし、負極境界部４２０Ｂと対応する領域では問題がある。第１方向ｄ１と垂直な方向を基準にして、負極境界部４２０Ｂに対応する領域では負極活物質の量が正極活物質の量よりも少なくなる。これにより、Ｎ／Ｐ比が１よりも小さい値になるため、金属リチウムが析出する問題が発生するおそれがある。 However, there is a problem in the region corresponding to the negative electrode boundary 420B. With respect to the direction perpendicular to the first direction d1, the amount of negative electrode active material in the region corresponding to the negative electrode boundary 420B is less than the amount of positive electrode active material. This causes the N/P ratio to be less than 1, which may cause a problem of metallic lithium precipitation.

そこで、本実施形態では、正極５００にローディング減少部５００Ｄを設け、第１方向ｄ１と垂直な方向を基準にして、ローディング減少部５００Ｄと対応する部分に負極活物質部４２０を位置させている。より具体的には、第１方向ｄ１と垂直な方向を基準にして、ローディング減少部５００Ｄと対応する部分に負極境界部４２０Ｂが位置し得る。 Therefore, in this embodiment, a loading reduction portion 500D is provided in the positive electrode 500, and the negative electrode active material portion 420 is positioned in a portion corresponding to the loading reduction portion 500D with respect to a direction perpendicular to the first direction d1. More specifically, the negative electrode boundary portion 420B may be positioned in a portion corresponding to the loading reduction portion 500D with respect to a direction perpendicular to the first direction d1.

ローディング量が徐々に減少する負極境界部４２０Ｂと対応する位置に、隣接領域よりも正極活物質のローディング量が少ないローディング減少部５００Ｄを設けることで、リチウム析出の心配なく、正極活物質が塗布された区間を増加させることができる。特に、負極無地部４３０に向かってローディング量が徐々に減少する負極境界部４２０Ｂの形状と対応するように、ローディング減少部５００Ｄは第１方向ｄ１に向かって前記正極活物質のローディング量が徐々に減少する形態を有し得る。したがって、負極境界部４２０Ｂが形成された領域における負極４００と正極５００とに対するＮ／Ｐ比を高く維持することができ、リチウムの析出を防止することができる。 By providing a loading reduction portion 500D in which the loading amount of the positive electrode active material is less than that of the adjacent region at a position corresponding to the negative electrode boundary portion 420B in which the loading amount is gradually reduced, the area in which the positive electrode active material is applied can be increased without worrying about lithium precipitation. In particular, the loading reduction portion 500D may have a shape in which the loading amount of the positive electrode active material gradually decreases in the first direction d1, corresponding to the shape of the negative electrode boundary portion 420B in which the loading amount gradually decreases toward the negative electrode uncoated portion 430. Therefore, the N/P ratio of the negative electrode 400 and the positive electrode 500 in the region in which the negative electrode boundary portion 420B is formed can be maintained high, and lithium precipitation can be prevented.

以下、図４５～図５０を参照して本発明の一実施形態による電極組立体の製造方法を詳しく説明する。 Below, a method for manufacturing an electrode assembly according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figures 45 to 50.

図４５及び図４６は、本発明の一実施形態によって負極を製造する過程を示した図である。具体的には、図４５は負極シートの上面図であり、図４６は図４５の負極シートの正面図である。 Figures 45 and 46 are diagrams showing a process for manufacturing a negative electrode according to one embodiment of the present invention. Specifically, Figure 45 is a top view of a negative electrode sheet, and Figure 46 is a front view of the negative electrode sheet of Figure 45.

図４５及び図４６を参照すると、本発明の一実施形態による電極組立体の製造方法は、負極集電体４１０上に負極活物質が塗布された負極活物質部４２０と負極活物質が塗布されていない負極無地部４３０とが交互に位置するように負極シート４００Ｓを製造する段階を含む。 Referring to FIG. 45 and FIG. 46, a method for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a step of manufacturing a negative electrode sheet 400S such that a negative electrode active material portion 420 coated with a negative electrode active material and a negative electrode non-coating portion 430 not coated with a negative electrode active material are alternately arranged on a negative electrode current collector 410.

具体的には、負極活物質を第３方向ｄ３に延びるように塗布して負極活物質部４２０を形成し得る。また、第３方向ｄ３と垂直な第４方向ｄ４に沿って塗布領域を離隔させることで、複数の負極活物質部４２０を第４方向ｄ４に沿って離隔させて位置させ得る。すなわち、複数の負極活物質部４２０同士の間に負極無地部４３０が位置するように塗布工程を行い得る。 Specifically, the negative electrode active material may be applied so as to extend in the third direction d3 to form the negative electrode active material part 420. In addition, the application area may be spaced apart along a fourth direction d4 perpendicular to the third direction d3, so that the negative electrode active material parts 420 are spaced apart along the fourth direction d4. That is, the application process may be performed so that the negative electrode uncoated parts 430 are located between the negative electrode active material parts 420.

ここで、第３方向ｄ３及び第４方向ｄ４は、負極シート４００Ｓを基準にして説明するための方向であって、上述したゼリーロール構造体３００Ｓにおける第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２とは関係のない方向である。 Here, the third direction d3 and the fourth direction d4 are directions for explanation based on the negative electrode sheet 400S, and are directions unrelated to the first direction d1 and the second direction d2 in the jelly roll structure 300S described above.

その後、負極無地部４３０及び負極活物質部４２０をスリット加工（ｓｌｉｔｔｉｎｇ）して負極４００を製造する段階を含み得る。図４７は、本発明の一実施形態による負極を示した斜視図である。 Then, the negative electrode uncoated portion 430 and the negative electrode active material portion 420 may be slit to manufacture the negative electrode 400. FIG. 47 is a perspective view showing a negative electrode according to one embodiment of the present invention.

図４５～図４７を参照すると、図４５及び図４６に点線で示した部分のように、負極無地部４３０及び負極活物質部４２０のそれぞれに対して第３方向ｄ３と平行な方向にスリッティングを行い得る。これにより、負極シート４００Ｓから図４７に示されたような負極４００を複数個製造し得る。すなわち、図４７の負極４００は、図４５及び図４６の負極シート４００Ｓをスリッティングして製造された複数の負極のうちの一つに該当する。負極シート４００Ｓにおいて負極無地部４３０及び負極活物質部４２０をそれぞれスリッティングすることで、一側に負極無地部４３０が延在した負極４００が製造され得る。 Referring to Figs. 45 to 47, as shown by dotted lines in Figs. 45 and 46, the negative electrode uncoated portion 430 and the negative electrode active material portion 420 may each be slit in a direction parallel to the third direction d3. As a result, a plurality of negative electrodes 400 as shown in Fig. 47 may be manufactured from the negative electrode sheet 400S. That is, the negative electrode 400 in Fig. 47 corresponds to one of a plurality of negative electrodes manufactured by slitting the negative electrode sheet 400S in Figs. 45 and 46. By slitting the negative electrode uncoated portion 430 and the negative electrode active material portion 420 in the negative electrode sheet 400S, respectively, a negative electrode 400 having the negative electrode uncoated portion 430 extending to one side may be manufactured.

負極活物質部４２０を形成するとき、負極活物質を含むスラリーを負極集電体４１０上に塗布するが、このようなスラリー塗布過程において、負極活物質部４２０と負極無地部４３０との間の境界には負極無地部４３０が位置する方向に向かって徐々にローディング量が減少する負極境界部４２０Ｂが形成され得る。 When forming the negative electrode active material part 420, a slurry containing the negative electrode active material is applied onto the negative electrode current collector 410. During this slurry application process, a negative electrode boundary part 420B may be formed at the boundary between the negative electrode active material part 420 and the negative electrode uncoated part 430, where the loading amount gradually decreases toward the direction where the negative electrode uncoated part 430 is located.

図４８及び図４９は、本発明の一実施形態によって正極を製造する工程を示した図である。具体的には、図４８は正極シートの上面図であり、図４９は図４８の正極シートを正面図である。 Figures 48 and 49 are diagrams showing the process of manufacturing a positive electrode according to one embodiment of the present invention. Specifically, Figure 48 is a top view of a positive electrode sheet, and Figure 49 is a front view of the positive electrode sheet of Figure 48.

図４８及び図４９を参照すると、本発明の一実施形態による電極組立体の製造方法は、正極集電体５１０上に正極活物質が塗布された正極活物質部５２０と正極活物質が塗布されていない正極無地部５３０とが交互に位置するように正極シート５００Ｓを製造する段階を含む。 Referring to FIG. 48 and FIG. 49, a method for manufacturing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a step of manufacturing a positive electrode sheet 500S such that a positive electrode active material portion 520 coated with a positive electrode active material and a positive electrode non-coating portion 530 not coated with a positive electrode active material are alternately arranged on a positive electrode collector 510.

具体的には、正極活物質を第３方向ｄ３に延びるように塗布して正極活物質部５２０を形成し得る。また、第３方向ｄ３と垂直な第４方向ｄ４に沿って塗布間隔を調節することで、複数の正極活物質部５２０を離隔させて位置させ得る。すなわち、複数の正極活物質部５２０同士の間に正極無地部５３０が位置するように塗布工程を行い得る。 Specifically, the positive electrode active material may be applied so as to extend in the third direction d3 to form the positive electrode active material part 520. In addition, the application interval may be adjusted along a fourth direction d4 perpendicular to the third direction d3 to space the positive electrode active material parts 520 apart from each other. That is, the application process may be performed so that the positive electrode uncoated part 530 is located between the positive electrode active material parts 520.

ここで、第３方向ｄ３及び第４方向ｄ４は、正極シート５００Ｓを基準にして説明するための方向であって、上述したゼリーロール構造体３００Ｓにおける第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２とは関係のない方向である。 Here, the third direction d3 and the fourth direction d4 are directions for explanation based on the positive electrode sheet 500S, and are directions unrelated to the first direction d1 and the second direction d2 in the jelly roll structure 300S described above.

その後、正極無地部５３０及び正極活物質部５２０をスリッティングして正極５００を製造する段階を含み得る。図５０は、本発明の一実施形態による正極５００を示した斜視図である。 Then, the positive electrode uncoated portion 530 and the positive electrode active material portion 520 may be slit to manufacture the positive electrode 500. FIG. 50 is a perspective view showing a positive electrode 500 according to one embodiment of the present invention.

図４８～図５０を参照すると、図４８及び図４９に点線に示した部分のように、正極無地部５３０及び正極活物質部５２０のそれぞれに対して第３方向ｄ３と平行な方向にスリッティングを行い得る。これにより、正極シート５００Ｓから図５０に示されたような正極５００を複数個製造し得る。すなわち、図５０の正極５００は、図４８及び図４９の正極シート５００Ｓをスリッティングして製造された複数の正極のうちの一つに該当する。正極シート５００Ｓにおいて正極無地部５３０及び正極活物質部５２０をそれぞれスリッティングすることで、一側に正極無地部５３０が延在した正極５００が製造され得る。 Referring to Figs. 48 to 50, as shown by dotted lines in Figs. 48 and 49, the positive electrode uncoated portion 530 and the positive electrode active material portion 520 may each be slit in a direction parallel to the third direction d3. As a result, a plurality of positive electrodes 500 as shown in Fig. 50 may be manufactured from the positive electrode sheet 500S. That is, the positive electrode 500 in Fig. 50 corresponds to one of a plurality of positive electrodes manufactured by slitting the positive electrode sheet 500S in Figs. 48 and 49. By slitting the positive electrode uncoated portion 530 and the positive electrode active material portion 520 in the positive electrode sheet 500S, respectively, a positive electrode 500 having the positive electrode uncoated portion 530 extending to one side may be manufactured.

正極活物質部５２０を形成するとき、正極活物質を含むスラリーを正極集電体５１０上に塗布するが、このようなスラリー塗布過程において、正極活物質部５２０と正極無地部５３０との間の境界には正極無地部５３０が位置する方向に向かって徐々にローディング量が減少する正極境界部５２０Ｂが形成され得る。 When forming the positive electrode active material part 520, a slurry containing the positive electrode active material is applied onto the positive electrode current collector 510. During this slurry application process, a positive electrode boundary part 520B may be formed at the boundary between the positive electrode active material part 520 and the positive electrode uncoated part 530, where the loading amount gradually decreases toward the position of the positive electrode uncoated part 530.

図４３、図４７及び図５０をともに参照すると、製造された負極４００及び正極５００を分離膜６００と一緒に巻き取ってゼリーロール構造体３００Ｓを形成する段階が続いて行われ得る。このとき、ゼリーロール構造体３００Ｓにおいて、負極無地部４３０は第１方向ｄ１に向かって分離膜６００よりも長く延在し、正極無地部５３０は第１方向ｄ１と反対の第２方向ｄ２に向かって分離膜６００よりも長く延在し得る。 Referring to FIG. 43, FIG. 47, and FIG. 50, the fabricated negative electrode 400 and positive electrode 500 may be wound together with the separator 600 to form the jelly roll structure 300S. In this case, in the jelly roll structure 300S, the negative electrode uncoated portion 430 may extend longer than the separator 600 in the first direction d1, and the positive electrode uncoated portion 530 may extend longer than the separator 600 in the second direction d2 opposite to the first direction d1.

図４８～図５０をさらに参照すると、本発明の一実施形態による電極組立体の製造方法において、正極シート５００Ｓは、隣接領域よりも前記正極活物質のローディング量が少ないローディング減少領域５００ＤＡを含む。ローディング減少領域５００ＤＡを形成する方法には特に制限がなく、一例としてスラリーの塗布程度を調節して形成し得る。 Referring further to Figures 48 to 50, in a method for manufacturing an electrode assembly according to one embodiment of the present invention, a positive electrode sheet 500S includes a reduced loading area 500DA in which the loading amount of the positive electrode active material is less than that of an adjacent area. There are no particular limitations on the method for forming the reduced loading area 500DA, and as an example, it may be formed by adjusting the degree of application of the slurry.

前記正極５００を製造する段階において、正極活物質部５２０からローディング減少領域５００ＤＡをスリッティングする。スリッティングされたローディング減少領域５００ＤＡが、図４３及び図４４に示されたゼリーロール構造体３００Ｓにおいて隣接領域よりも正極活物質のローディング量が少ないローディング減少部５００Ｄを形成する。 In the step of manufacturing the positive electrode 500, the loading reduction area 500DA is slit from the positive electrode active material part 520. The slit loading reduction area 500DA forms a loading reduction part 500D having a smaller loading amount of positive electrode active material than the adjacent area in the jelly roll structure 300S shown in FIGS. 43 and 44.

具体的には、正極シート５００Ｓに形成された正極活物質部５２０に、隣接領域よりも前記正極活物質のローディング量が少ないローディング減少領域５００ＤＡが形成される。図４９に示されたように、ローディング減少領域５００ＤＡは正極活物質部５２０の中央に形成され得る。一方、ローディング減少領域５００ＤＡは、ローディング減少領域５００ＤＡの中央部５００Ｃに向かって前記正極活物質のローディング量が徐々に減少するように構成され得、前記正極５００を製造する段階において、ローディング減少領域５００ＤＡの中央部５００Ｃをスリッティングすることによって、本実施形態によるローディング減少部５００Ｄを形成し得る。 Specifically, a loading reduction area 500DA is formed in the positive electrode active material part 520 formed in the positive electrode sheet 500S, in which the loading amount of the positive electrode active material is less than that of the adjacent area. As shown in FIG. 49, the loading reduction area 500DA may be formed in the center of the positive electrode active material part 520. Meanwhile, the loading reduction area 500DA may be configured such that the loading amount of the positive electrode active material gradually decreases toward the center part 500C of the loading reduction area 500DA, and the loading reduction part 500D according to this embodiment may be formed by slitting the center part 500C of the loading reduction area 500DA in the step of manufacturing the positive electrode 500.

すなわち、正極活物質を含むスラリーを塗布することでローディング減少領域５００ＤＡを形成し、ローディング減少領域５００ＤＡの中央部５００Ｃをスリッティングすることで、ローディング減少部５００Ｄが形成された正極５００を複数個製造し得る。 That is, a loading reduction region 500DA is formed by applying a slurry containing a positive electrode active material, and a central portion 500C of the loading reduction region 500DA is slit to produce multiple positive electrodes 500 each having a loading reduction portion 500D.

図５０を参照すると、製造された正極５００の一端部にはローディング減少部５００Ｄが設けられ、前記一端部と対向する前記正極５００の他端部には正極無地部５３０が設けられ得る。 Referring to FIG. 50, a loading reduction portion 500D may be provided at one end of the manufactured positive electrode 500, and a positive electrode uncoated portion 530 may be provided at the other end of the positive electrode 500 opposite the one end.

図４３及び図４４を参照すると、このような正極５００が巻き取られてゼリーロール構造体３００Ｓを形成するとき、ローディング減少部５００Ｄは正極５００の第１方向ｄ１の一端部に位置し、正極無地部５３０は正極５００の第２方向ｄ２の一端部に位置し得る。 Referring to FIG. 43 and FIG. 44, when such a positive electrode 500 is wound to form a jelly roll structure 300S, the loading reduction portion 500D may be located at one end of the positive electrode 500 in the first direction d1, and the positive electrode uncoated portion 530 may be located at one end of the positive electrode 500 in the second direction d2.

また、ローディング減少領域５００ＤＡの中央部５００Ｃをスリッティングすることによって、ローディング減少部５００Ｄは、第１方向ｄ１に向かって正極活物質のローディング量が徐々に減少し得る。 In addition, by slitting the central portion 500C of the loading reduction region 500DA, the loading reduction portion 500D may gradually reduce the loading amount of the positive electrode active material in the first direction d1.

また、ゼリーロール構造体３００Ｓにおいて、第１方向ｄ１と垂直な方向を基準にして、ローディング減少部５００Ｄと対応する部分に負極活物質部４２０が位置し得る。より具体的には、ゼリーロール構造体３００Ｓにおいて、第１方向ｄ１と垂直な方向を基準にして、ローディング減少部５００Ｄと対応する部分に負極境界部４２０Ｂが位置し得る。 In addition, in the jelly roll structure 300S, the negative electrode active material part 420 may be located at a portion corresponding to the loading reduction part 500D with respect to a direction perpendicular to the first direction d1. More specifically, in the jelly roll structure 300S, the negative electrode boundary part 420B may be located at a portion corresponding to the loading reduction part 500D with respect to a direction perpendicular to the first direction d1.

ローディング減少部５００Ｄと負極境界部４２０Ｂとの対応する位置関係については、上述した説明と同様であるため省略する。 The corresponding positional relationship between the loading reduction section 500D and the negative electrode boundary section 420B is omitted since it is the same as that described above.

以下、図５１～図５４を参照して本発明の比較形態による電極組立体を説明し、本発明の実施形態による電極組立体が比較形態による電極組立体に比べて持っている長所を説明する。 Hereinafter, an electrode assembly according to a comparative embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 51 to 54, and the advantages of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention compared to the comparative electrode assembly will be described.

図５１は本発明の比較形態による電極組立体を示した図であり、図５２は図５１のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。 Figure 51 shows an electrode assembly according to a comparative embodiment of the present invention, and Figure 52 is a cross-sectional view taken along line B-B' in Figure 51.

図５１及び図５２を参照すると、本発明の比較形態による電極組立体６００は、負極７００、正極８００及び分離膜９００を含み、負極７００、正極８００及び分離膜９００が巻き取られてゼリーロール構造体６００Ｓを形成する。 Referring to FIG. 51 and FIG. 52, the electrode assembly 600 according to the comparative embodiment of the present invention includes a negative electrode 700, a positive electrode 800, and a separator 900, and the negative electrode 700, the positive electrode 800, and the separator 900 are wound to form a jelly roll structure 600S.

負極７００は、負極集電体７１０、負極活物質部７２０及び負極無地部７３０を含み得る。また、負極無地部７３０は、第１方向ｄ１に向かって延在し得、負極活物質部７２０は、負極活物質部７２０と負極無地部７３０との境界を形成しながらローディング量が徐々に減少する負極境界部７２０Ｂを含み得る。 The negative electrode 700 may include a negative electrode current collector 710, a negative electrode active material part 720, and a negative electrode uncoated part 730. The negative electrode uncoated part 730 may extend in a first direction d1, and the negative electrode active material part 720 may include a negative electrode boundary part 720B that forms a boundary between the negative electrode active material part 720 and the negative electrode uncoated part 730 and gradually reduces the loading amount.

図５３は、本発明の比較形態によって負極７００を製造する工程を示した図である。 Figure 53 shows the process for manufacturing a negative electrode 700 according to a comparative embodiment of the present invention.

図５３を参照すると、負極活物質部７２０と負極無地部７３０とが第４方向ｄ４に沿って交互に位置するように負極シート７００Ｓが製造された後、負極無地部７３０及び負極活物質部７２０をスリット加工して複数の負極７００を製造し得る。 Referring to FIG. 53, a negative electrode sheet 700S is manufactured so that the negative electrode active material parts 720 and the negative electrode uncoated parts 730 are alternately positioned along the fourth direction d4, and then the negative electrode uncoated parts 730 and the negative electrode active material parts 720 are slit to manufacture a plurality of negative electrodes 700.

一方、図５１及び図５２をさらに参照すると、正極８００は、正極集電体８１０、正極活物質部８２０及び正極無地部８３０を含み得る。また、正極無地部８３０は、第１方向ｄ１と対向する第２方向ｄ２に向かって延在し得、正極活物質部８２０は、正極活物質部８２０と正極無地部８３０との境界を形成しながらローディング量が徐々に減少する正極境界部８２０Ｂを含み得る。 Meanwhile, referring to FIG. 51 and FIG. 52, the positive electrode 800 may include a positive electrode current collector 810, a positive electrode active material part 820, and a positive electrode uncoated part 830. The positive electrode uncoated part 830 may extend in a second direction d2 opposite to the first direction d1, and the positive electrode active material part 820 may include a positive electrode boundary part 820B in which the loading amount gradually decreases while forming a boundary between the positive electrode active material part 820 and the positive electrode uncoated part 830.

図５４は、本発明の比較形態によって正極８００を製造する工程を示した図である。 Figure 54 shows the process for manufacturing a positive electrode 800 according to a comparative embodiment of the present invention.

図５４を参照すると、正極活物質部８２０と正極無地部８３０とが第４方向ｄ４に沿って交互に位置するように正極シート８００Ｓが製造された後、正極無地部８３０及び正極活物質部８２０をスリット加工して複数の正極８００を製造し得る。 Referring to FIG. 54, a positive electrode sheet 800S is manufactured so that the positive electrode active material parts 820 and the positive electrode uncoated parts 830 are alternately positioned along the fourth direction d4, and then the positive electrode uncoated parts 830 and the positive electrode active material parts 820 are slit to manufacture a plurality of positive electrodes 800.

その後、製造された負極７００及び正極８００を分離膜９００と一緒に巻き取って本発明の比較形態による電極組立体６００を製造し得る。 Then, the manufactured negative electrode 700 and positive electrode 800 can be wound together with the separator 900 to manufacture the electrode assembly 600 according to the comparative embodiment of the present invention.

すなわち、本発明の比較形態による電極組立体６００は、ローディング減少部５００Ｄ（図４４を参照）を除いて、本発明の実施形態による電極組立体３００と類似の構造を有し得る。 That is, the electrode assembly 600 according to the comparative embodiment of the present invention may have a similar structure to the electrode assembly 300 according to the embodiment of the present invention, except for the loading reduction portion 500D (see FIG. 44).

図５１及び図５２を参照すると、比較形態による電極組立体６００の場合、第１方向ｄ１と垂直な方向を基準にして、負極境界部７２０Ｂと対応する部分に正極活物質部８２０が位置できない。もし、正極活物質部８２０が負極境界部７２０Ｂと対応する部分にまで延在すると、該当部分は低いＮ／Ｐ比を有する部分になり、金属リチウムが析出する可能性が高い。したがって、リチウム析出を防止するためには正極活物質部８２０の長さを制限するしかない。すなわち、図示されたＢ１領域のみに正極活物質部８２０を形成でき、Ｂ２領域には正極活物質部８２０を形成できず、負極境界部７２０Ｂによって正極活物質部８２０の長さが縮小される結果につながる。 51 and 52, in the case of the electrode assembly 600 according to the comparative embodiment, the positive electrode active material part 820 cannot be positioned in the portion corresponding to the negative electrode boundary part 720B with respect to the direction perpendicular to the first direction d1. If the positive electrode active material part 820 extends to the portion corresponding to the negative electrode boundary part 720B, the corresponding portion will have a low N/P ratio, and metallic lithium is likely to be precipitated. Therefore, in order to prevent lithium precipitation, the only option is to limit the length of the positive electrode active material part 820. In other words, the positive electrode active material part 820 can be formed only in the illustrated B1 region, and the positive electrode active material part 820 cannot be formed in the B2 region, resulting in the length of the positive electrode active material part 820 being reduced by the negative electrode boundary part 720B.

一方、図４３及び図４４を参照すると、本発明の実施形態による電極組立体３００の場合、第１方向ｄ１と垂直な方向を基準にして、負極境界部４２０Ｂと対応する部分に正極活物質部５２０、特にローディング減少部５００Ｄが位置し得る。負極境界部４２０Ｂと対応する位置に隣接領域よりも正極活物質のローディング量が少ないローディング減少部５００Ｄが設けられるため、該当部分でのＮ／Ｐ比を高く維持でき、リチウムの析出を防止することができる。これにより、Ａ１領域にわたって正極活物質部５２０を形成でき、正極活物質部５２０を形成できないＡ２領域を減らすことができる。一例として、高さ方向における負極４００の幅に対する高さ方向における正極５００の幅を９８％以上に高めることができる。 Meanwhile, referring to FIG. 43 and FIG. 44, in the case of the electrode assembly 300 according to the embodiment of the present invention, the positive electrode active material part 520, particularly the loading reduction part 500D, may be located in a portion corresponding to the negative electrode boundary part 420B with respect to a direction perpendicular to the first direction d1. Since the loading reduction part 500D, which has a smaller amount of positive electrode active material loaded than the adjacent region, is provided in a position corresponding to the negative electrode boundary part 420B, the N/P ratio in the corresponding portion can be maintained high and lithium precipitation can be prevented. As a result, the positive electrode active material part 520 can be formed over the A1 region, and the A2 region where the positive electrode active material part 520 cannot be formed can be reduced. As an example, the width of the positive electrode 500 in the height direction relative to the width of the negative electrode 400 in the height direction can be increased to 98% or more.

図４３及び図４４のＡ１領域と図５１及び図５２のＢ１領域とを比べると、本実施形態による電極組立体３００は、正極活物質部の長さをローディング減少部５００Ｄだけ増やすことができるため、比較形態による電極組立体６００よりも、限定された空間でさらに高いエネルギー密度を実現可能である。 Comparing the A1 region in FIGS. 43 and 44 with the B1 region in FIGS. 51 and 52, the electrode assembly 300 according to this embodiment can increase the length of the positive electrode active material portion by the loading reduction portion 500D, thereby achieving a higher energy density in a limited space than the electrode assembly 600 according to the comparative embodiment.

本発明のさらに他の一実施形態は、正極、負極、前記正極と負極との間に介在された分離膜が一方向に巻き取られた構造を有するゼリーロール型の電極組立体と、前記電極組立体が収納される円筒形バッテリーハウジングと、前記バッテリーハウジングの上部に配置されて前記バッテリーハウジングを密封する密封体である電池キャップと、を含む円筒形バッテリーに関する。ここで、前記正極は本発明の一実施例によるものであって、正極活物質として平均粒径Ｄ５０が５μｍ以下の単粒子系活物質粒子を含むものである。前記円筒形バッテリーは、電解液をさらに含み得、電解液については上述した説明を参照可能である。 Yet another embodiment of the present invention relates to a cylindrical battery including a jelly-roll type electrode assembly having a structure in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode are wound in one direction, a cylindrical battery housing in which the electrode assembly is accommodated, and a battery cap which is a sealing body disposed on the upper part of the battery housing and seals the battery housing. Here, the positive electrode according to one embodiment of the present invention includes single particle type active material particles having an average particle diameter D50 of 5 μm or less as a positive electrode active material. The cylindrical battery may further include an electrolyte, and the above description of the electrolyte may be referred to.

前記電極組立体は、上述したような積層型、積層／折り畳み型、又はゼリーロール型の構造を有し得る。本発明の具体的な一実施形態において、前記電極組立体は上述したように正極がローディング減少部を有するものであり得る。 The electrode assembly may have a stacked, stacked/folded, or jelly roll structure as described above. In a specific embodiment of the present invention, the electrode assembly may have a positive electrode having a loading reduction portion as described above.

従来の円筒形バッテリーの場合、ストリップ状の電極タブに電流が集中されて抵抗が大きく、多量の熱が発生し、集電効率が良くないという問題がある。 Conventional cylindrical batteries have problems with current being concentrated on the strip-shaped electrode tabs, resulting in high resistance, large amounts of heat being generated, and poor current collection efficiency.

近年、電気自動車関連技術の発展に伴って高容量電池に対する要求が増加するにつれて、体積が大きい大型円筒形バッテリーの開発が要求されている。従来一般に使用されている小型円筒形バッテリー、すなわち、１８６５や２１７０のフォームファクタを有する円筒形バッテリーの場合、容量が小さいため、抵抗や発熱が電池性能に深刻な影響を及ぼすことがない。しかし、従来の小型円筒形バッテリーの仕様を大型円筒形バッテリーにそのまま適用する場合、電池安全性に深刻な問題が生じるおそれがある。 In recent years, with the development of electric vehicle-related technologies, the demand for high-capacity batteries has increased, and so there is a demand for the development of large-volume cylindrical batteries. Conventionally, small cylindrical batteries that are commonly used, i.e., cylindrical batteries with 1865 or 2170 form factors, have a small capacity, so resistance and heat generation do not have a serious impact on battery performance. However, if the specifications of conventional small cylindrical batteries are applied directly to large cylindrical batteries, serious problems may arise in terms of battery safety.

電池が大きくなれば、電池内部で発生する熱とガスの量も一緒に増加するが、このような熱とガスによって電池内部の温度及び圧力が上昇し、電池が発火するか又は爆発することがあるためである。これを防止するためには、電池内部の熱とガスが外部へと適切に排出されねばならず、そのためには電池外部への熱の排出通路になる電池の断面積が体積の増加に応じて増加する必要がある。しかし、通常、断面積の増加分は体積の増加分に及ばないため、電池が大型化されるほど電池内部の発熱量が増加し、それによって爆発の危険性が大きくなって出力が低下するなどの問題が発生する。また、高電圧で急速充電を行う場合、短時間で電極タブの周辺で多量の熱が発生しながら電池が発火するおそれもある。そこで本発明は、高容量を実現できるように大きい体積を有しながらも高い安全性を有する円筒形バッテリーを提案する。 As the battery becomes larger, the amount of heat and gas generated inside the battery also increases, and this heat and gas can increase the temperature and pressure inside the battery, which can cause the battery to catch fire or explode. To prevent this, the heat and gas inside the battery must be properly discharged to the outside, and for this purpose, the cross-sectional area of the battery, which serves as a path for discharging heat to the outside of the battery, must increase in accordance with the increase in volume. However, since the increase in cross-sectional area is usually not as large as the increase in volume, the larger the battery, the more heat generated inside the battery increases, which increases the risk of explosion and reduces output, etc. In addition, when fast charging at high voltage, a large amount of heat is generated around the electrode tabs in a short period of time, which can cause the battery to catch fire. Therefore, the present invention proposes a cylindrical battery that has a large volume to achieve high capacity and is highly safe.

また、前記単粒子又は疑似単粒子形態の正極活物質が適用された高ローディング電極が円筒形バッテリーに適用されるため、円筒形バッテリーの初期抵抗特性と充放電効率を改善することができる。 In addition, since a high-loading electrode using the positive electrode active material in the form of a single particle or pseudo-single particle is applied to a cylindrical battery, the initial resistance characteristics and charge/discharge efficiency of the cylindrical battery can be improved.

本発明の一実施例による円筒形バッテリーは、単粒子又は疑似単粒子形態の正極活物質を適用することで従来に比べてガス発生量を著しく減少させ、これによってフォームファクタの比が０．４以上である大型円筒形バッテリーにおいても優れた安全性を実現することができる。 The cylindrical battery according to one embodiment of the present invention significantly reduces the amount of gas generated compared to conventional batteries by using a positive electrode active material in the form of a single particle or pseudo-single particle, thereby achieving excellent safety even in large cylindrical batteries with a form factor ratio of 0.4 or more.

本発明の一実施例による円筒形バッテリーは、好ましくは、電極タブを含まないタブレス構造のバッテリーであるが、これに限定されるものではない。 The cylindrical battery according to one embodiment of the present invention is preferably a battery with a tabless structure that does not include electrode tabs, but is not limited to this.

前記タブレス構造のバッテリーは、例えば、正極及び負極がそれぞれ活物質層が形成されていない無地部を含み、電極組立体の上端及び下端にそれぞれ正極無地部及び負極無地部が位置し、前記正極無地部及び負極無地部に集電板が結合されており、前記集電板が電極端子と連結されている構造であり得る。 The battery with the tabless structure may have a structure in which, for example, the positive electrode and the negative electrode each include a blank portion where no active material layer is formed, the positive electrode blank portion and the negative electrode blank portion are located at the upper end and the lower end of the electrode assembly, respectively, the positive electrode blank portion and the negative electrode blank portion are bonded to the positive electrode blank portion and the negative electrode blank portion, and the current collector plate is connected to the electrode terminal.

円筒形バッテリーを上記のようにタブレス構造で形成する場合、電極タブを備える従来の電池に比べて電流集中が低減するため、電池内部の発熱を効果的に減少させることができ、これによって電池の熱安定性が改善される効果を奏することができる。 When a cylindrical battery is formed with a tabless structure as described above, current concentration is reduced compared to conventional batteries with electrode tabs, which effectively reduces heat generation inside the battery and improves the thermal stability of the battery.

以下、具体的な実施例を挙げて本発明をより詳しく説明する。 The present invention will be explained in more detail below with specific examples.

＜実施例１＞
平均粒径Ｄ５０が３μｍであるユニモーダル粒度分布を有し、単粒子形態である正極活物質Ｌｉ［Ｎｉ０．９Ｃｏ０．０６Ｍｎ０．０３Ａｌ０．０１］Ｏ２とカーボンナノチューブとＰＶＤＦバインダーとを９７．８：０．６：１．６の重量比でＮ－メチルピロリドン中で混合して正極スラリーを製造した。前記正極スラリーをアルミニウム集電体シートの一面に塗布した後、１２０℃で乾燥してから圧延して正極を製造した。 Example 1
A positive electrode active material Li[ Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01 ] O2 having a unimodal particle size distribution with an average particle size D50 of 3 μm and a single particle form, carbon nanotubes, and a PVDF binder were mixed in N- methylpyrrolidone at a weight ratio of 97.8 :0.6:1.6 to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was applied to one side of an aluminum current collector sheet, dried at 120° C., and rolled to prepare a positive electrode.

負極活物質（黒鉛：ＳｉＯ＝９５：５（重量比）混合物）と導電材（スーパーＣ）とスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを９６：２：１．５：０．５の重量比で水中で混合して負極スラリーを製造した。前記負極スラリーを銅集電体シートの一面に塗布した後、１５０℃で乾燥してから圧延して負極を製造した。 The negative electrode active material (graphite:SiO = 95:5 (weight ratio) mixture), conductive material (Super C), styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) were mixed in water in a weight ratio of 96:2:1.5:0.5 to prepare a negative electrode slurry. The negative electrode slurry was applied to one side of a copper current collector sheet, dried at 150°C, and rolled to prepare a negative electrode.

製造された正極と負極との間に分離膜を介在して分離膜／正極／分離膜／負極の順に積層した後、巻き取ってゼリーロール型の電極組立体を製造した。上記のように製造された電極組立体を円筒形電池缶に挿入した後、電解液を注入して４６８０セルを製造した。 The prepared positive and negative electrodes were stacked in the order of separator/positive electrode/separator/negative electrode with a separator interposed between them, and then wound up to prepare a jelly roll type electrode assembly. The electrode assembly prepared as above was inserted into a cylindrical battery can, and electrolyte was injected to prepare 4680 cells.

＜比較例１＞
正極活物質として、大粒径平均粒径Ｄ５０が９μｍであって、小粒径平均粒径Ｄ５０が４μｍであるバイモーダル粒度分布を有し、二次粒子形態であるＬｉ［Ｎｉ０．９Ｃｏ０．０５Ｍｎ０．０４Ａｌ０．０１］Ｏ２を使用したことを除き、実施例１と同様の方法で４６８０セルを製造した。 <Comparative Example 1>
A 4680 cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Li[ Ni0.9Co0.05Mn0.04Al0.01 ]O2 , which has a bimodal particle size distribution with a large particle average particle size D50 of 9 μm and a small particle average particle size D50 of 4 μm and is in the form of secondary particles, was used as the positive electrode active material.

＜実験例１＞
実施例１及び比較例１によって製造された４６８０セルに対し、ホットボックステスト（ｈｏｔ ｂｏｘ ｔｅｓｔ）を実施した。 <Experimental Example 1>
A hot box test was carried out on the 4680 cells prepared according to Example 1 and Comparative Example 1.

具体的には、実施例１及び比較例１によって製造された４６８０セルをそれぞれ常温でホットボックスチャンバーに入れ、５℃／分の昇温速度で１３０℃まで昇温させた後、３０分間維持するホットボックス評価を行い、時間に応じた電池の温度変化を測定した。正確な評価のため、実施例１のセルに対しては２回のホットボックス評価を行った。測定結果を図４０ａ及び図４０ｂに示した。 Specifically, the 4680 cells manufactured according to Example 1 and Comparative Example 1 were placed in a hot box chamber at room temperature, and the temperature was raised to 130°C at a rate of 5°C/min, and then a hot box evaluation was performed in which the temperature was maintained for 30 minutes, and the temperature change of the battery over time was measured. For accurate evaluation, the hot box evaluation was performed twice for the cell of Example 1. The measurement results are shown in Figures 40a and 40b.

図４０ａは実施例１によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフであり、図４０ｂは比較例１によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフである。 Figure 40a is a graph showing the results of a hot box test for a 4680 cell manufactured according to Example 1, and Figure 40b is a graph showing the results of a hot box test for a 4680 cell manufactured according to Comparative Example 1.

図４０ａ及び図４０ｂから、単粒子形態の正極活物質を使用した実施例１のリチウム二次電池の場合、６５分が経過するまで電池の電圧及び温度が安定的に維持される一方、比較例１のリチウム二次電池は３５分経過後に電池温度が急激に上昇したことが確認できる。 From Figures 40a and 40b, it can be seen that in the case of the lithium secondary battery of Example 1 using a positive electrode active material in the form of a single particle, the battery voltage and temperature remained stable until 65 minutes had elapsed, whereas in the lithium secondary battery of Comparative Example 1, the battery temperature rose sharply after 35 minutes had elapsed.

＜実施例２－１＞
ユニモーダル粒度分布を有してＤｍｉｎ＝１．７８μｍ、Ｄ５０＝４．２３μｍ、Ｄｍａｘ＝１３．１μｍであり、単粒子と疑似単粒子とが混合されている正極活物質（組成：Ｌｉ［Ｎｉ０．９Ｃｏ０．０６Ｍｎ０．０３Ａｌ０．０１］Ｏ２）を用意した。図３９ａに実施例２－１で使用された正極活物質のＳＥＭ写真を示した。 <Example 2-1>
A positive electrode active material (composition: Li[ Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01 ]O2) having a unimodal particle size distribution with Dmin = 1.78 μm, D50 = 4.23 μm, and Dmax = 13.1 μm and containing a mixture of single particles and quasi- single particles was prepared. Figure 39a shows an SEM image of the positive electrode active material used in Example 2-1.

正極活物質とカーボンナノチューブとＰＶＤＦバインダーとを９７．８：０．６：１．６の重量比でＮ－メチルピロリドン中で混合して正極スラリーを製造した。前記正極スラリーをアルミニウム集電体シートの一面に塗布した後、１２０℃で乾燥してから圧延して正極を製造した。 The positive electrode active material, carbon nanotubes, and PVDF binder were mixed in a weight ratio of 97.8:0.6:1.6 in N-methylpyrrolidone to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was applied to one side of an aluminum collector sheet, dried at 120°C, and then rolled to prepare a positive electrode.

負極活物質（黒鉛：ＳｉＯ＝９５：５（重量比）混合物）と導電材（スーパーＣ）とスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを９６：２：１．５：０．５の重量比で水中で混合して負極スラリーを製造した。前記負極スラリーを銅集電体シートの一面に塗布した後、１５０℃で乾燥したから圧延して負極を製造した。 The negative electrode active material (a mixture of graphite:SiO = 95:5 (weight ratio)), conductive material (Super C), styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) were mixed in water in a weight ratio of 96:2:1.5:0.5 to prepare a negative electrode slurry. The negative electrode slurry was applied to one side of a copper current collector sheet, dried at 150°C, and rolled to prepare a negative electrode.

製造された正極と負極との間に分離膜を介在して分離膜／正極／分離膜／負極の順に積層した後、巻き取ってゼリーロール型の電極組立体を製造した。上記のように製造された電極組立体を電池缶に挿入した後、電解液を注入して４６８０セルを製造した。 The prepared positive and negative electrodes were stacked in the order of separator/positive electrode/separator/negative electrode with a separator interposed between them, and then wound up to prepare a jelly roll type electrode assembly. The electrode assembly prepared as above was inserted into a battery can, and electrolyte was injected to prepare 4680 cells.

＜実施例２－２＞
正極活物質として、ユニモーダル粒度分布を有してＤｍｉｎ＝１．３８μｍ、Ｄ５０＝４．６９μｍ、Ｄｍａｘ＝１８．５μｍであり、単粒子と疑似単粒子とが混合されている正極活物質（組成：Ｌｉ［Ｎｉ０．９Ｃｏ０．０６Ｍｎ０．０３Ａｌ０．０１］Ｏ２）を使用したことを除き、実施例２－１と同様の方法で４６８０セルを製造した。図３９ｂに実施例２－２で使用された正極活物質のＳＥＭ写真を示した。 <Example 2-2>
A 4680 cell was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that a positive electrode active material having a unimodal particle size distribution with D min =1.38 μm, D 50 =4.69 μm, and D max =18.5 μm and a mixture of single particles and quasi-single particles (composition: Li[Ni 0.9 Co 0.06 Mn 0.03 Al 0.01 ]O 2 ) was used. Figure 39b shows an SEM image of the positive electrode active material used in Example 2-2.

＜比較例２－１＞
大粒径平均粒径Ｄ５０が９μｍであって、小粒径平均粒径Ｄ５０が４μｍであるバイモーダル粒度分布を有し、二次粒子形態である正極活物質（組成：Ｌｉ［Ｎｉ０．９Ｃｏ０．０５Ｍｎ０．０４Ａｌ０．０１］Ｏ２）を使用したことを除き、実施例２－１と同様の方法で４６８０セルを製造した。 <Comparative Example 2-1>
A 4680 cell was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that a positive electrode active material (composition: Li[ Ni0.9Co0.05Mn0.04Al0.01 ] O2 ) having a bimodal particle size distribution in which the large particle average particle size D50 was 9 μm and the small particle average particle size D50 was 4 μm and in the form of secondary particles was used.

＜比較例２－２＞
ユニモーダル粒度分布を有してＤｍｉｎ＝０．８９２μｍ、Ｄ５０＝３．０２μｍ、Ｄｍａｘ＝１１μｍであり、単粒子と疑似単粒子とが混合されている正極活物質（組成：Ｌｉ［Ｎｉ０．９Ｃｏ０．０６Ｍｎ０．０３Ａｌ０．０１］Ｏ２）を使用したことを除き、実施例２－１と同様の方法で４６８０セルを製造した。 <Comparative Example 2-2>
A 4680 cell was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that a positive electrode active material (composition: Li[ Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01 ] O2 ) having a unimodal particle size distribution with Dmin = 0.892 μm, D50 = 3.02 μm, and Dmax = 11 μm and containing a mixture of single particles and quasi-single particles was used.

図３９ｃに比較例２－２で使用された正極活物質のＳＥＭ写真を示した。 Figure 39c shows an SEM image of the positive electrode active material used in Comparative Example 2-2.

＜実験例２－１＞
実施例２－１、２－２及び比較例２－１、２－２によって製造された４６８０セルに対し、ホットボックステストを実施した。 <Experimental Example 2-1>
A hot box test was carried out on the 4680 cells manufactured in Examples 2-1 and 2-2 and Comparative Examples 2-1 and 2-2.

具体的には、実施例２－１及び比較例２－１によって製造された４６８０セルをそれぞれ常温でホットボックスチャンバーに入れ、５℃／分の昇温速度で１３０℃まで昇温させた後、３０分間維持してから電池の温度変化を測定した。テスト中に熱暴走及び発火が発生しない場合をパス（ｐａｓｓ）、熱暴走及び／又は発火が発生した場合をフェイル（ｆａｉｌ）で示した。また、テストの正確度のため、実施例２－１及び２－２のセルに対してはテストを２回以上行った。 Specifically, the 4680 cells manufactured according to Example 2-1 and Comparative Example 2-1 were placed in a hot box chamber at room temperature, and the temperature was raised to 130°C at a heating rate of 5°C/min. After maintaining the temperature for 30 minutes, the temperature change of the battery was measured. If no thermal runaway or ignition occurred during the test, it was indicated as "pass," and if thermal runaway and/or ignition occurred, it was indicated as "fail." In addition, to ensure the accuracy of the test, the cells of Examples 2-1 and 2-2 were tested more than twice.

測定結果を下記の表１及び図４０ｃ、図４０ｄに示した。図４０ｃは実施例２－１のサンプル１及び比較例２－１によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフであり、図４０ｄは実施例２－１のサンプル２、３、実施例２－２のサンプル１、２及び比較例２－２によって製造された４６８０セルに対するホットボックステストの結果を示したグラフである。 The measurement results are shown in Table 1 below and in Figures 40c and 40d. Figure 40c is a graph showing the results of a hot box test on 4680 cells manufactured according to Sample 1 of Example 2-1 and Comparative Example 2-1, and Figure 40d is a graph showing the results of a hot box test on 4680 cells manufactured according to Samples 2 and 3 of Example 2-1, Samples 1 and 2 of Example 2-2, and Comparative Example 2-2.

Figure 0007699298000001
Figure 0007699298000001

表１、図４０ｃ及び図４０ｄを参照すると、Ｄｍｉｎが１．０μｍ以上である単粒子／疑似単粒子形態の正極活物質を適用した実施例２－１の４６８０セルの場合、６５分が経過するまで電池の電圧及び温度が安定的に維持される一方、正極活物質として二次粒子を適用した比較例２－１及びＤｍｉｎが１．０μｍ未満である単粒子／疑似単粒子形態の正極活物質を適用した比較例２－２の４６８０セルは、電池温度が急激に上昇したことが確認できる。 Referring to Table 1 and FIGS. 40c and 40d, in the case of the 4680 cell of Example 2-1 employing a positive electrode active material in the form of a single particle/quasi-single particle having a D min of 1.0 μm or more, the battery voltage and temperature were stably maintained until 65 minutes had elapsed. However, in the case of the 4680 cell of Comparative Example 2-1 employing secondary particles as the positive electrode active material and the 4680 cell of Comparative Example 2-2 employing a positive electrode active material in the form of a single particle/quasi-single particle having a D min of less than 1.0 μm, the battery temperature was rapidly increased.

＜実験例２－２＞
実施例２－１及び比較例２－１で製造された正極に対し、圧延後の正極活物質粒子の割れ程度を確認するため、イオンミリング装置で正極を切断した後、断面をＳＥＭで撮影した。図４１ａに実施例２－１で製造された正極の断面ＳＥＭ写真を示し、図４１ｂに比較例２－１で製造された正極の断面ＳＥＭ写真を示した。 <Experimental Example 2-2>
In order to check the degree of cracking of the positive electrode active material particles after rolling for the positive electrodes manufactured in Example 2-1 and Comparative Example 2-1, the positive electrodes were cut using an ion milling device and the cross sections were photographed using an SEM. Fig. 41a shows a SEM cross-sectional image of the positive electrode manufactured in Example 2-1, and Fig. 41b shows a SEM cross-sectional image of the positive electrode manufactured in Comparative Example 2-1.

図４１ａ及び図４１ｂから、実施例２－１の正極は圧延後にも正極活物質の粒子割れが殆どない一方、二次粒子を使用した比較例２－２の正極は圧延後に正極活物質の粒子割れが多数観察される。 Figures 41a and 41b show that the positive electrode of Example 2-1 has almost no particle cracks in the positive electrode active material even after rolling, whereas the positive electrode of Comparative Example 2-2, which uses secondary particles, has many particle cracks in the positive electrode active material after rolling.

＜実施例３－１＞
ユニモーダル粒度分布を有してＤｍｉｎ＝１．７８μｍ、Ｄ５０＝４．２３μｍ、Ｄｍａｘ＝１３．１μｍであり、単粒子と疑似単粒子とが混合されている正極活物質粉末（組成：Ｌｉ［Ｎｉ０．９Ｃｏ０．０６Ｍｎ０．０３Ａｌ０．０１］Ｏ２）と鱗片状黒鉛（ＳＦＧ６Ｌ）と導電材（多層カーボンナノチューブ）とＰＶＤＦバインダーとを９６．３：１．５：０．４：１．８の重量比でＮ－メチルピロリドン中で混合して正極スラリーを製造した。前記正極スラリーをアルミニウム集電体シートの一面に塗布した後、乾燥して３．０ｔｏｎ／ｃｍの線圧で圧延して正極を製造した。製造された正極の正極活物質層の空隙率を測定した。空隙率は１７．５％であった。 <Example 3-1>
A positive electrode active material powder (composition: Li[ Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01 ]O2) having a unimodal particle size distribution with Dmin = 1.78 μm, D50 = 4.23 μm, Dmax = 13.1 μm , and containing a mixture of single particles and pseudo-single particles, flake graphite (SFG6L), a conductive material (multi-walled carbon nanotubes), and a PVDF binder were mixed in N-methylpyrrolidone in a weight ratio of 96.3:1.5:0.4:1.8 to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was applied to one side of an aluminum current collector sheet, dried, and rolled at a linear pressure of 3.0 ton/cm to prepare a positive electrode. The porosity of the positive electrode active material layer of the prepared positive electrode was measured. The porosity was 17.5%.

＜実施例３－２＞
正極活物質と鱗片状黒鉛と導電材とバインダーとを９７．２：０．６：０．４：１．８の重量比で混合したことを除き、実施例３－１と同様に正極を製造して正極活物質層の空隙率を測定した。空隙率は１９％であった。 <Example 3-2>
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the positive electrode active material, the flake graphite, the conductive material, and the binder were mixed in a weight ratio of 97.2:0.6:0.4:1.8, and the porosity of the positive electrode active material layer was measured. The porosity was 19%.

＜実施例３－３＞
正極活物質と鱗片状黒鉛と導電材とバインダーとを９７．４：０．４：０．４：１．８の重量比で混合したことを除き、実施例３－１と同様に正極を製造して正極活物質層の空隙率を測定した。空隙率は２０％であった。 <Example 3-3>
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the positive electrode active material, the flake graphite, the conductive material, and the binder were mixed in a weight ratio of 97.4:0.4:0.4:1.8, and the porosity of the positive electrode active material layer was measured. The porosity was 20%.

＜実施例３－４＞
正極活物質と鱗片状黒鉛と導電材とバインダーとを９７．６：０．２：０．４：１．８の重量比で混合したことを除き、実施例３－１と同様に正極を製造して正極活物質層の空隙率を測定した。空隙率は２１％であった。 <Example 3-4>
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the positive electrode active material, the flake graphite, the conductive material, and the binder were mixed in a weight ratio of 97.6:0.2:0.4:1.8, and the porosity of the positive electrode active material layer was measured. The porosity was 21%.

＜比較例３－１＞
鱗片状黒鉛を添加せず、正極活物質と導電材とバインダーとを９７．８：０．４：１．８の重量比でＮ－メチルピロリドン中で混合して正極スラリーを製造したことを除き、実施例３－１と同様に正極を製造して正極活物質層の空隙率を測定した。空隙率は２４％であった。 <Comparative Example 3-1>
A positive electrode was manufactured in the same manner as in Example 3-1, except that no flake graphite was added, and the positive electrode active material, the conductive material, and the binder were mixed in a weight ratio of 97.8:0.4:1.8 in N-methylpyrrolidone to prepare a positive electrode slurry, and the porosity of the positive electrode active material layer was measured. The porosity was 24%.

＜比較例３－２＞
鱗片状黒鉛を添加せず、正極活物質と導電材とバインダーとを９７．８：０．４：１．８の重量比でＮ－メチルピロリドン中で混合して正極スラリーを製造し、２．０ｔｏｎ／ｃｍの線圧で圧延したことを除き、実施例３－１と同様に正極を製造して正極活物質層の空隙率を測定した。空隙率は３０％であった。 <Comparative Example 3-2>
A positive electrode was manufactured in the same manner as in Example 3-1, except that flake graphite was not added, and the positive electrode active material, the conductive material, and the binder were mixed in a weight ratio of 97.8:0.4:1.8 in N-methylpyrrolidone to prepare a positive electrode slurry, and the positive electrode slurry was rolled at a linear pressure of 2.0 ton/cm. The porosity of the positive electrode active material layer was measured. The porosity was 30%.

＜実験例３－１．充放電容量及び充放電効率の測定＞
実施例３－１～３－４、比較例３－１及び３－２による正極を含むコイン型ハーフセルを製造し、０．２Ｃ電流条件で４．２５Ｖまで充電した後、０．２Ｃ電流条件で２．５Ｖまで放電して、各コイン型ハーフセルの充電容量（ｍＡｈ／ｇ）及び放電容量（ｍＡｈ／ｇ）測定した。測定結果を下記の表２に示した。 <Experimental Example 3-1. Measurement of charge/discharge capacity and charge/discharge efficiency>
Coin-type half cells including the positive electrodes according to Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Examples 3-1 and 3-2 were manufactured, charged to 4.25 V at a current of 0.2 C, and then discharged to 2.5 V at a current of 0.2 C to measure the charge capacity (mAh/g) and discharge capacity (mAh/g) of each coin-type half cell. The measurement results are shown in Table 2 below.

Figure 0007699298000002
Figure 0007699298000002

表２から、鱗片状黒鉛を添加した正極を使用した実施例３－１～３－４の場合、比較例３－１及び３－２に比べて低い空隙率を示し、優れた容量特性を示すことが確認できる。 From Table 2, it can be seen that in the case of Examples 3-1 to 3-4, which used a positive electrode containing added flake graphite, the porosity was lower than in Comparative Examples 3-1 and 3-2, and the capacity characteristics were superior.

＜実験例３－２．抵抗特性の確認＞
実施例３－３、比較例３－１及び比較例３－２による正極を含むコイン型ハーフセルを４．２Ｖまで充電しながら、ＳＯＣに応じた抵抗特性を測定した。実験の結果を図４２ａに示した。 <Experimental Example 3-2. Confirmation of resistance characteristics>
The resistance characteristics according to the SOC were measured while charging the coin-type half-cells including the positive electrodes according to Example 3-3, Comparative Example 3-1, and Comparative Example 3-2 up to 4.2 V. The experimental results are shown in FIG.

図４２ａを参照すると、ＳＯＣ１０％を基準にして、正極活物質層に鱗片状黒鉛を添加した実施例３－３の抵抗値が鱗片状黒鉛を含まない比較例３－１及び比較例３－２よりも低いことが確認できる。これは、正極活物質層に鱗片状黒鉛を添加する場合、低いＳＯＣにおける抵抗特性を改善する効果があることを示す。 Referring to Figure 42a, it can be seen that the resistance value of Example 3-3, in which flake graphite was added to the positive electrode active material layer, was lower than that of Comparative Examples 3-1 and 3-2, which did not contain flake graphite, based on an SOC of 10%. This shows that adding flake graphite to the positive electrode active material layer has the effect of improving the resistance characteristics at low SOC.

＜実験例３－３．高温寿命特性及び抵抗増加率の測定＞
実施例３－１、実施例３－３及び比較例３－１による正極と負極との間に分離膜を介在して分離膜／正極／分離膜／負極の順に積層した後、巻き取ってゼリーロール型の電極組立体を製造した。製造された電極組立体を円筒形電池缶に挿入した後、電解液を注入して４６８０セルを製造した。 <Experimental Example 3-3. Measurement of high-temperature life characteristics and resistance increase rate>
The positive and negative electrodes according to Examples 3-1, 3-3, and Comparative Example 3-1 were laminated in the order of separator/positive electrode/separator/negative electrode with a separator interposed between them, and then wound up to prepare a jelly roll type electrode assembly. The prepared electrode assembly was inserted into a cylindrical battery can, and an electrolyte was injected to prepare a 4680 cell.

このとき、前記負極は、負極活物質（黒鉛：ＳｉＯ＝９５：５（重量比）混合物）と導電材（スーパーＣ）とスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを９６：２：１．５：０．５の重量比で水中で混合して負極スラリーを製造した後、該負極スラリーを銅集電体シートの一面に塗布し、１５０℃で乾燥してから圧延して製造した。 The negative electrode was manufactured by mixing the negative active material (graphite:SiO = 95:5 (weight ratio) mixture), conductive material (Super C), styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) in water in a weight ratio of 96:2:1.5:0.5 to produce a negative electrode slurry, which was then applied to one side of a copper collector sheet, dried at 150°C, and rolled.

このように製造された４６８０セルを、４０℃で０．５Ｃで４．２Ｖまで充電してから０．５Ｃで２．５Ｖまで放電することを１サイクルとして、５０サイクルの充放電を行った後、容量維持率及び抵抗（ＤＣＩＲ）増加率を測定した。測定結果を図４２ｂに示した。 The 4680 cell thus manufactured was charged at 40°C at 0.5 C to 4.2 V and then discharged at 0.5 C to 2.5 V for 50 charge/discharge cycles, and the capacity retention rate and resistance (DCIR) increase rate were then measured. The measurement results are shown in Figure 42b.

図４２ｂを参照すると、実施例３－１及び３－３の二次電池の場合、比較例３－１の二次電池に比べてサイクル数に応じた容量維持率の変化が少なく、サイクル数に応じた抵抗増加率の変化も少ないことが分かる。 Referring to FIG. 42b, it can be seen that in the case of the secondary batteries of Examples 3-1 and 3-3, the change in capacity retention rate according to the number of cycles is smaller than in the secondary battery of Comparative Example 3-1, and the change in the resistance increase rate according to the number of cycles is also smaller.

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention has been described using limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of the technical concept of the present invention and the scope of the claims by a person with ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

１ 円筒形バッテリー
１１ 第１電極タブ
１２ 第２電極タブ
２０ バッテリーハウジング
２１ ビーディング部
２２ クリンピング部
３０ 第１集電板
３１ 支持部
３２ 第１タブ結合部
３３ 第１ハウジング結合部
３３ａ 第１接触部
３３ｂ 第１連結部
３４ 第２ハウジング結合部
３４ａ 第２接触部
３４ｂ 第２連結部
４０ キャッププレート
４１ ベンティング部
５０ 第２集電板
５１ 周縁部
５２ 第２タブ結合部
５３ 端子結合部
５４ 繋ぎ部
５４ａ テーパー部
６０ バッテリー端子
６０ａ 端子露出部
６０ｂ 端子挿入部
３００ 電極組立体
４００ 負極
４１０ 負極集電体
４２０ 負極活物質部
４３０ 負極無地部
５００ 正極
５１０ 正極集電体
５２０ 正極活物質部
５３０ 正極無地部
６００ 分離膜
７００ 負極
７１０ 負極集電体
７２０ 負極活物質部
７３０ 負極無地部
８００ 正極
８１０ 正極集電体
８２０ 正極活物質部
８３０ 正極無地部
９００ 分離膜 1 Cylindrical battery 11 First electrode tab 12 Second electrode tab 20 Battery housing 21 Beading portion 22 Crimping portion 30 First current collector 31 Support portion 32 First tab coupling portion 33 First housing coupling portion 33a First contact portion 33b First connecting portion 34 Second housing coupling portion 34a Second contact portion 34b Second connecting portion 40 Cap plate 41 Venting portion 50 Second current collector 51 Peripheral portion 52 Second tab coupling portion 53 Terminal coupling portion 54 Joint portion 54a Tapered portion 60 Battery terminal 60a Terminal exposed portion 60b Terminal insertion portion 300 Electrode assembly 400 Negative electrode 410 Negative electrode current collector 420 Negative electrode active material portion 430 Negative electrode uncoated portion 500 Positive electrode 510 Positive electrode current collector 520 Positive electrode active material portion 530 Positive electrode uncoated portion 600 Separator 700 Negative electrode 710 Negative electrode current collector 720 Negative electrode active material portion 730 Negative electrode uncoated portion 800 Positive electrode 810 Positive electrode current collector 820 Positive electrode active material portion 830 Positive electrode uncoated portion 900 Separator

Claims (41)

第１電極タブ及び第２電極タブを備える電極組立体と、
一側に形成された開放部を通して前記電極組立体を収容し、前記第１電極タブと電気的に接続されるバッテリーハウジングと、
前記電極組立体の一面に配置される支持部、前記支持部から延在して前記第１電極タブと結合される少なくとも一つの第１タブ結合部、及び前記支持部から延在して前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される少なくとも一つの第１ハウジング結合部を含み、前記バッテリーハウジング内に位置する第１集電板と、
前記電極組立体の一面の反対側に位置する他面に配置される周縁部、前記周縁部から内側に延在して前記第２電極タブと結合される第２タブ結合部、及び前記第２タブ結合部と離隔して位置する端子結合部を備える第２集電板と、
前記バッテリーハウジングの開放部を密閉するように構成されるキャッププレートと、
前記端子結合部と結合することで前記第２電極タブと電気的に接続されるバッテリー端子と、を含む、円筒形バッテリー。 an electrode assembly including a first electrode tab and a second electrode tab;
a battery housing that receives the electrode assembly through an opening formed on one side thereof and is electrically connected to the first electrode tab;
a first current collecting plate located within the battery housing, the first current collecting plate including: a support portion disposed on one surface of the electrode assembly; at least one first tab coupling portion extending from the support portion and coupled to the first electrode tab; and at least one first housing coupling portion extending from the support portion and coupled to an inner surface of the battery housing;
a second current collecting plate including a peripheral portion disposed on a surface opposite to the surface of the electrode assembly, a second tab coupling portion extending inward from the peripheral portion and coupled to the second electrode tab, and a terminal coupling portion spaced apart from the second tab coupling portion;
a cap plate configured to seal an open portion of the battery housing;
a battery terminal electrically connected to the second electrode tab by being coupled to the terminal coupling portion. 前記バッテリーハウジングは、前記開放部に隣接した周縁部に形成されて内側に押し込まれたビーディング部を含み、
前記第１ハウジング結合部は、前記ビーディング部上に結合されている、請求項１に記載の円筒形バッテリー。 the battery housing includes a beading portion formed on a periphery adjacent to the opening and pressed inward,
The cylindrical battery according to claim 1 , wherein the first housing joint portion is joined onto the beading portion. 前記第１ハウジング結合部は、
前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される第１接触部と、
前記支持部と前記第１接触部との間を連結する第１連結部と、を含む、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The first housing coupling portion is
A first contact portion coupled to an inner surface of the battery housing;
The cylindrical battery according to claim 1 or 2, further comprising: a first connecting portion connecting between the support portion and the first contact portion. 前記第１接触部は、少なくとも一部が前記バッテリーハウジングの内周面に沿って延在した形態を有する、請求項３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 3, wherein at least a portion of the first contact portion extends along the inner circumferential surface of the battery housing. 前記第１連結部は、延在方向が転換される第１折曲部を少なくとも一つ備える、請求項３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 3, wherein the first connecting portion has at least one first bent portion at which the extension direction is changed. 前記第１集電板は、前記第１タブ結合部の端部から延在して前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される第２ハウジング結合部をさらに含む、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the first current collector further includes a second housing joint extending from an end of the first tab joint and joined to an inner surface of the battery housing. 前記第２ハウジング結合部は、
前記バッテリーハウジングの内側面上に結合される第２接触部と、
前記支持部と前記第２接触部との間を連結する第２連結部と、を含む、請求項６に記載の円筒形バッテリー。 The second housing coupling portion is
A second contact portion coupled to an inner surface of the battery housing;
The cylindrical battery according to claim 6 , further comprising: a second connection portion connecting between the support portion and the second contact portion. 前記第２接触部は、少なくとも一部が前記バッテリーハウジングの内周面に沿って延在した形態を有する、請求項７に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 7, wherein at least a portion of the second contact portion extends along the inner circumferential surface of the battery housing. 前記第２連結部は、延在方向が転換される第２折曲部を少なくとも一つ備える、請求項７に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 7, wherein the second connecting portion has at least one second bent portion at which the extension direction is changed. 前記周縁部は、中心部が空いているリム形状である、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 A cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the peripheral portion is rim-shaped with a hollow center. 前記第２タブ結合部と前記端子結合部とは、前記周縁部によって電気的に接続されている、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the second tab connection portion and the terminal connection portion are electrically connected by the peripheral portion. 前記端子結合部は、前記周縁部の内側空間の中心部に位置している、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the terminal connection portion is located at the center of the inner space of the peripheral portion. 前記第２集電板は、前記周縁部から内側に延在して前記端子結合部と連結される繋ぎ部をさらに含む、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the second current collector further includes a connecting portion that extends inward from the peripheral portion and is connected to the terminal connecting portion. 前記繋ぎ部の少なくとも一部の幅が、前記第２タブ結合部と比べてより狭く形成されている、請求項１３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 13, wherein at least a portion of the connecting portion is narrower in width than the second tab connection portion. 前記繋ぎ部は、前記周縁部の内側面から前記端子結合部に向かってその幅が徐々に狭くなるテーパー部を備える、請求項１４に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 14, wherein the connecting portion has a tapered portion whose width gradually narrows from the inner surface of the peripheral portion toward the terminal connecting portion. 前記第２タブ結合部は、複数個備えられる、請求項１３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 13, wherein the second tab connection portion is provided in a plurality of portions. 複数の前記第２タブ結合部は、前記周縁部の延在方向に沿って互いに同じ間隔で配置されている、請求項１６に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 16, wherein the second tab joints are arranged at equal intervals from each other along the extension direction of the peripheral edge. 複数の前記第２タブ結合部は、同じ延在長さを有する、請求項１６に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery of claim 16, wherein the second tab joints have the same extension length. 前記端子結合部は、複数の前記第２タブ結合部によって囲まれるように配置されている、請求項１６に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 16, wherein the terminal connection portion is arranged so as to be surrounded by a plurality of the second tab connection portions. 前記繋ぎ部は、隣接した一対の第２タブ結合部の間に位置し、
前記繋ぎ部から前記周縁部の延在方向に沿って一対の第２タブ結合部の一方までの距離は、前記繋ぎ部から前記周縁部の延在方向に沿って一対の第２タブ結合部の他方までの距離と同一である、請求項１６に記載の円筒形バッテリー。 The connecting portion is located between a pair of adjacent second tab connecting portions,
17. The cylindrical battery of claim 16, wherein a distance from the connecting portion to one of the pair of second tab coupling portions along the extension direction of the peripheral portion is the same as a distance from the connecting portion to the other of the pair of second tab coupling portions along the extension direction of the peripheral portion. 前記繋ぎ部は、複数個備えられる、請求項１６に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 16, wherein the connecting portion is provided in a plurality of pieces. 複数の繋ぎ部のそれぞれは、隣接した一対の第２タブ結合部の間に配置されている、請求項２１に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery of claim 21, wherein each of the plurality of connecting portions is disposed between an adjacent pair of second tab connecting portions. 複数の前記繋ぎ部は、前記周縁部の延在方向に沿って互いに同じ間隔で配置されている、請求項２１に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 21, wherein the plurality of connecting portions are arranged at equal intervals from one another along the extension direction of the peripheral portion. 前記繋ぎ部は、前記繋ぎ部の幅を狭めて形成された切欠部を備える、請求項１３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 13, wherein the connecting portion has a notch formed by narrowing the width of the connecting portion. 前記繋ぎ部は、前記繋ぎ部の幅を狭めて形成された切欠部を備え、
前記切欠部は、前記端子結合部よりも前記テーパー部にさらに近く位置している、請求項１５に記載の円筒形バッテリー。 The connecting portion includes a notch portion formed by narrowing the width of the connecting portion,
16. The cylindrical battery of claim 15, wherein the notch is located closer to the tapered portion than the terminal coupling portion. 前記端子結合部は、前記電極組立体の巻取中心部に形成された孔と対応する位置に配置されている、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the terminal connection portion is disposed at a position corresponding to a hole formed in the winding center of the electrode assembly. 前記第２電極タブは、前記バッテリーハウジングの前記開放部の反対側に位置する閉鎖部に向かって延在している、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery of claim 1 or 2, wherein the second electrode tab extends toward a closed portion located opposite the open portion of the battery housing. 前記第２タブ結合部は、前記第２電極タブの端部が前記第２集電板と平行な方向に沿って折り曲げられて形成された結合面上に結合されている、請求項２７に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 27, wherein the second tab joint is joined to a joint surface formed by bending an end of the second electrode tab along a direction parallel to the second current collector plate. 前記キャッププレートは、前記電極組立体と連結されず、極性を持たない、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the cap plate is not connected to the electrode assembly and has no polarity. 前記バッテリー端子は、前記バッテリーハウジングの前記開放部の反対側に位置する閉鎖部を貫通している、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 1 or 2, wherein the battery terminal passes through a closed portion located opposite the open portion of the battery housing. 前記円筒形バッテリーは、前記閉鎖部と前記第２集電板との間に介在される絶縁体をさらに含む、請求項３０に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery of claim 30, further comprising an insulator interposed between the closing portion and the second current collector. 前記バッテリー端子は、前記絶縁体を通過して前記第２集電板の前記端子結合部と結合されている、請求項３１に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery of claim 31, wherein the battery terminal passes through the insulator and is coupled to the terminal coupling portion of the second current collector. 第２電極の活物質層は、単粒子、疑似単粒子、又はこれらの組み合わせを含む正極活物質を含み、
前記正極活物質の体積累積分布で現れる最小粒子サイズＤｍｉｎが１．０μｍ以上であり、
前記正極活物質の体積累積分布において体積累積量が５０％であるときの粒子サイズＤ５０が５．０μｍ以下であり、
前記正極活物質の体積累積分布で現れる最大粒子サイズＤｍａｘが１２μｍ～１７μｍである、請求項１または２に記載の円筒形バッテリー。 the active material layer of the second electrode comprises a positive electrode active material comprising single particles, quasi-single particles, or a combination thereof;
The minimum particle size D min appearing in the volume cumulative distribution of the positive electrode active material is 1.0 μm or more;
the positive electrode active material has a particle size D50 of 5.0 μm or less when the volume cumulative amount is 50% in the volume cumulative distribution;
3. The cylindrical battery according to claim 1, wherein the maximum particle size D max appearing in the cumulative volume distribution of the positive electrode active material is 12 μm to 17 μm. 前記正極活物質は、体積累積粒度分布グラフにおいて単一ピークが現れるユニモーダル粒度分布を有し、下記の数式１
［数式１］
粒度分布（ＰＳＤ）＝（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／Ｄ５０
で表される粒度分布（ＰＳＤ）が３以下である、請求項３３に記載の円筒形バッテリー。 The positive electrode active material has a unimodal particle size distribution in which a single peak appears in a volume cumulative particle size distribution graph, and is represented by the following Equation 1:
[Formula 1]
Particle size distribution (PSD) = (D max - D min )/D 50
34. The cylindrical battery of claim 33, wherein the particle size distribution (PSD) is 3 or less. 前記単粒子、疑似単粒子、又はこれらの組み合わせは、前記第２電極の活物質層に含まれた正極活物質の全体重量を基準にして９５ｗｔ％～１００ｗｔ％の量で含まれる、請求項３３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery of claim 33, wherein the single particles, pseudo-single particles, or a combination thereof are contained in an amount of 95 wt% to 100 wt% based on the total weight of the positive electrode active material contained in the active material layer of the second electrode. 前記正極活物質は、遷移金属の全体モル数を基準にしてＮｉを８０モル％以上で含むリチウムニッケル系酸化物を含む、請求項３３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery according to claim 33, wherein the positive electrode active material includes a lithium nickel-based oxide containing 80 mol% or more of Ni based on the total number of moles of transition metals. 前記第２電極の活物質層は、空隙率が１５％～２３％であり、
前記第２電極の活物質層は、０．０５ｗｔ％～５ｗｔ％の重量比率で鱗片状黒鉛を含む、請求項３３に記載の円筒形バッテリー。 The active material layer of the second electrode has a porosity of 15% to 23%;
34. The cylindrical battery according to claim 33, wherein the active material layer of the second electrode contains flake graphite at a weight ratio of 0.05 wt % to 5 wt %. 前記第２電極の活物質層は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をさらに含む、請求項３３に記載の円筒形バッテリー。 The cylindrical battery of claim 33, wherein the active material layer of the second electrode further includes carbon nanotubes (CNTs). 第１電極の活物質層は、シリコン系負極活物質及び炭素系負極活物質を含み、
前記シリコン系負極活物質と炭素系負極活物質とは、１：９９～２０：８０の重量比で含まれる、請求項３３に記載の円筒形バッテリー。 the active material layer of the first electrode includes a silicon-based negative electrode active material and a carbon-based negative electrode active material;
The cylindrical battery of claim 33, wherein the silicon-based negative electrode active material and the carbon-based negative electrode active material are contained in a weight ratio of 1:99 to 20:80. 請求項１または２に記載の円筒形バッテリーを含む、バッテリーパック。 A battery pack comprising the cylindrical battery according to claim 1 or 2. 請求項４０に記載のバッテリーパックを含む、自動車。 A motor vehicle including the battery pack according to claim 40.
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